Port SelectionDAG's ComputeNumSignBits-using code to instcombine,
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <climits>
61 #include <sstream>
62 using namespace llvm;
63 using namespace llvm::PatternMatch;
64
65 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
66 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
67 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
68 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
69 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
70
71 namespace {
72   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
73     : public FunctionPass,
74       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
75     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
76     std::vector<Instruction*> Worklist;
77     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
78     TargetData *TD;
79     bool MustPreserveLCSSA;
80   public:
81     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
82     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
83
84     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
85     /// isn't already in it.
86     void AddToWorkList(Instruction *I) {
87       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
88         Worklist.push_back(I);
89     }
90     
91     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
92     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
93       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
94       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
95       
96       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
97       Worklist[It->second] = 0;
98       
99       WorklistMap.erase(It);
100     }
101     
102     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
103       Instruction *I = Worklist.back();
104       Worklist.pop_back();
105       WorklistMap.erase(I);
106       return I;
107     }
108
109     
110     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
111     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
112     /// now.
113     ///
114     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
115       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
116            UI != UE; ++UI)
117         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
118     }
119
120     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
121     /// the work lists because they might get more simplified now.
122     ///
123     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
124       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
125         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
126           AddToWorkList(Op);
127     }
128     
129     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
130     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
131     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
132     ///
133     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
134     ///
135     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
136       Value *R = I.getOperand(op);
137       
138       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
139         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
140           AddToWorkList(Op);
141           // Set the operand to undef to drop the use.
142           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
143         }
144       
145       return R;
146     }
147
148   public:
149     virtual bool runOnFunction(Function &F);
150     
151     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
152
153     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
154       AU.addRequired<TargetData>();
155       AU.addPreservedID(LCSSAID);
156       AU.setPreservesCFG();
157     }
158
159     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
160
161     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
162     // instruction types.  The semantics are as follows:
163     // Return Value:
164     //    null        - No change was made
165     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
166     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
167     //
168     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
188     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
189                                       Constant *RHSC);
190     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
191     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
192     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
193     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
194                                                 Instruction *LHS,
195                                                 ConstantInt *RHS);
196     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
197                                 ConstantInt *DivRHS);
198
199     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
200                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
201     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
202                                      BinaryOperator &I);
203     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
204     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
205     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
207     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
208     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
209     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
210     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
211     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
212     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
213     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
214     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
215     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
216     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
217     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
218     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
219                                 Instruction *FI);
220     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
221     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
222     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
223     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
224     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
225     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
226     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
227     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
228     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
229     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
230     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
231     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
232     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
233     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
234
235     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
236     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
237
238   private:
239     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
240     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
241     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
242     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
243                                    bool DoXform = true);
244     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
245
246   public:
247     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
248     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
249     //
250     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
251       assert(New && New->getParent() == 0 &&
252              "New instruction already inserted into a basic block!");
253       BasicBlock *BB = Old.getParent();
254       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
255       AddToWorkList(New);
256       return New;
257     }
258
259     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
260     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
261     /// cast.
262     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
263                             Instruction &Pos) {
264       if (V->getType() == Ty) return V;
265
266       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
267         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
268       
269       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
270       AddToWorkList(C);
271       return C;
272     }
273         
274     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
275       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
276     }
277
278
279     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
280     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
281     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
282     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
283     // modified.
284     //
285     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
286       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
287       if (&I != V) {
288         I.replaceAllUsesWith(V);
289         return &I;
290       } else {
291         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
292         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
293         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
294         return &I;
295       }
296     }
297
298     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
299     // found to be replacable with another preexisting expression or was
300     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
301     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
302     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
303     //
304     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
305       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
306       if (Old != New)
307         Old->replaceAllUsesWith(New);
308       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
309         AddToWorkList(I);
310       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
311         AddToWorkList(I);
312       return true;
313     }
314     
315     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
316     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
317     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
318     // this function.
319     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
320       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
321       AddUsesToWorkList(I);
322       RemoveFromWorkList(&I);
323       I.eraseFromParent();
324       return 0;  // Don't do anything with FI
325     }
326
327   private:
328     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
329     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
330     /// casts that are known to not do anything...
331     ///
332     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
333                                    Value *V, const Type *DestTy,
334                                    Instruction *InsertBefore);
335
336     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
337     /// commutative operators.
338     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
339
340     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
341     /// most-complex to least-complex order.
342     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
343
344     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
345     /// on the demanded bits.
346     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
347                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
348                               unsigned Depth = 0);
349
350     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
351                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
352       
353     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
354     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
355     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
356     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
357
358     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
359     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
360     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
361     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
362     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
363     
364     
365     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
366                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
367     
368     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
369                               bool isSub, Instruction &I);
370     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
371                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
372     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
373     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
374     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
375     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
376     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
377
378
379     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
380
381     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero,
382                            APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) const;
383     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0);
384     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const;
385     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
386                                     unsigned CastOpc,
387                                     int &NumCastsRemoved);
388     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
389                                         unsigned PrefAlign = 0);
390   };
391 }
392
393 char InstCombiner::ID = 0;
394 static RegisterPass<InstCombiner>
395 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
396
397 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
398 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
399 static unsigned getComplexity(Value *V) {
400   if (isa<Instruction>(V)) {
401     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
402       return 3;
403     return 4;
404   }
405   if (isa<Argument>(V)) return 3;
406   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
407 }
408
409 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
410 // it.
411 static bool isOnlyUse(Value *V) {
412   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
413 }
414
415 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
416 // though a va_arg area...
417 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
418   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
419     if (ITy->getBitWidth() < 32)
420       return Type::Int32Ty;
421   }
422   return Ty;
423 }
424
425 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
426 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
427 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
428   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
429     return I->getOperand(0);
430   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
431     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
432       return CE->getOperand(0);
433   return 0;
434 }
435
436 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
437 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
438 static Instruction::CastOps 
439 isEliminableCastPair(
440   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
441   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
442   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
443   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
444 ) {
445   
446   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
447   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
448
449   // Get the opcodes of the two Cast instructions
450   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
451   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
452
453   return Instruction::CastOps(
454       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
455                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
456 }
457
458 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
459 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
460 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
461 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
462                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
463   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
464   
465   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
466   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
467     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
468       return false;
469   return true;
470 }
471
472 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
473 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
474 /// casts that are known to not do anything...
475 ///
476 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
477                                              Value *V, const Type *DestTy,
478                                              Instruction *InsertBefore) {
479   if (V->getType() == DestTy) return V;
480   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
481     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
482   
483   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
484 }
485
486 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
487 // operators:
488 //
489 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
490 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
491 //     binary operators.
492 //
493 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
494 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
495 //
496 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
497   bool Changed = false;
498   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
499     Changed = !I.swapOperands();
500
501   if (!I.isAssociative()) return Changed;
502   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
503   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
504     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
505       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
506         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
507                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
508                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
509         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
510         I.setOperand(1, Folded);
511         return true;
512       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
513         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
514             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
515           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
516           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
517
518           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
519           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
520           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
521                                                     Op1->getOperand(0),
522                                                     Op1->getName(), &I);
523           AddToWorkList(New);
524           I.setOperand(0, New);
525           I.setOperand(1, Folded);
526           return true;
527         }
528     }
529   return Changed;
530 }
531
532 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
533 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
534 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
535 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
536   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
537     return false;
538   I.swapOperands();
539   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
540   return true;
541 }
542
543 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
544 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
545 //
546 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
547   if (BinaryOperator::isNeg(V))
548     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
549
550   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
551   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
552     return ConstantExpr::getNeg(C);
553   return 0;
554 }
555
556 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
557   if (BinaryOperator::isNot(V))
558     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
559
560   // Constants can be considered to be not'ed values...
561   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
562     return ConstantInt::get(~C->getValue());
563   return 0;
564 }
565
566 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
567 // other computations (because it has a constant operand), return the
568 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
569 // Otherwise, return null.
570 //
571 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
572   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
573     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
574       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
575         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
576           return I->getOperand(0);
577       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
578         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
579           // The multiplier is really 1 << CST.
580           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
581           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
582           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
583           return I->getOperand(0);
584         }
585     }
586   return 0;
587 }
588
589 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
590 /// expression, return it.
591 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
592   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
593   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
594     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
595       return cast<User>(V);
596   return false;
597 }
598
599 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
600 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
601 static unsigned getOpcode(Value *V) {
602   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
603     return I->getOpcode();
604   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
605     return CE->getOpcode();
606   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
607   return Instruction::UserOp1;
608 }
609
610 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
611 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
612   APInt Val(C->getValue());
613   return ConstantInt::get(++Val);
614 }
615 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
616 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
617   APInt Val(C->getValue());
618   return ConstantInt::get(--Val);
619 }
620 /// Add - Add two ConstantInts together
621 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
622   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
623 }
624 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
625 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
626   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
627 }
628 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
629 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
630   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
631 }
632 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
633 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
634   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
635 }
636 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
637 /// this size.
638 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
639   uint32_t W = C1->getBitWidth();
640   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
641   if (sign) {
642     LHSExt.sext(W * 2);
643     RHSExt.sext(W * 2);
644   } else {
645     LHSExt.zext(W * 2);
646     RHSExt.zext(W * 2);
647   }
648
649   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
650
651   if (sign) {
652     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
653     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
654     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
655   } else 
656     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
657 }
658
659 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
660 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
661 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
662 /// processing.
663 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
664 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
665 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
666 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
667 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
668 /// this won't lose us code quality.
669 void InstCombiner::ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask,
670                                      APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
671                                      unsigned Depth) const {
672   assert(V && "No Value?");
673   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
674   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
675   assert((V->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(V->getType())) &&
676          "Not integer or pointer type!");
677   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) == BitWidth) &&
678          (!isa<IntegerType>(V->getType()) ||
679           V->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == BitWidth) &&
680          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
681          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
682          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
683
684   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
685     // We know all of the bits for a constant!
686     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
687     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
688     return;
689   }
690   // Null is all-zeros.
691   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
692     KnownOne.clear();
693     KnownZero = Mask;
694     return;
695   }
696   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
697   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
698     unsigned Align = GV->getAlignment();
699     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
700       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
701     if (Align > 0)
702       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
703                                               CountTrailingZeros_32(Align));
704     else
705       KnownZero.clear();
706     KnownOne.clear();
707     return;
708   }
709
710   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Start out not knowing anything.
711
712   if (Depth == 6 || Mask == 0)
713     return;  // Limit search depth.
714
715   User *I = dyn_cast<User>(V);
716   if (!I) return;
717
718   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
719   switch (getOpcode(I)) {
720   default: break;
721   case Instruction::And: {
722     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
723     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
724     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
725     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
726     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
727     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728     
729     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
730     KnownOne &= KnownOne2;
731     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
732     KnownZero |= KnownZero2;
733     return;
734   }
735   case Instruction::Or: {
736     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
737     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
738     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
739     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
740     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
741     
742     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
743     KnownZero &= KnownZero2;
744     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
745     KnownOne |= KnownOne2;
746     return;
747   }
748   case Instruction::Xor: {
749     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
750     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
751     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
752     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
753     
754     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
755     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
756     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
757     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
758     KnownZero = KnownZeroOut;
759     return;
760   }
761   case Instruction::Mul: {
762     APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
763     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
764     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
765     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
766     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
767     
768     // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
769     // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
770     // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
771     // interesting case of alignment computation.
772     KnownOne.clear();
773     unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
774                       KnownZero2.countTrailingOnes();
775     unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
776                                KnownZero2.countLeadingOnes(),
777                                BitWidth) - BitWidth;
778
779     TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
780     LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
781     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
782                 APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
783     KnownZero &= Mask;
784     return;
785   }
786   case Instruction::UDiv: {
787     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
788     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
789     // be less than the denominator.
790     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
791     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0),
792                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
793     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
794
795     KnownOne2.clear();
796     KnownZero2.clear();
797     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1),
798                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
799     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
800     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
801       LeadZ = std::min(BitWidth,
802                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
803
804     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ) & Mask;
805     return;
806   }
807   case Instruction::Select:
808     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
809     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
810     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
811     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
812
813     // Only known if known in both the LHS and RHS.
814     KnownOne &= KnownOne2;
815     KnownZero &= KnownZero2;
816     return;
817   case Instruction::FPTrunc:
818   case Instruction::FPExt:
819   case Instruction::FPToUI:
820   case Instruction::FPToSI:
821   case Instruction::SIToFP:
822   case Instruction::UIToFP:
823     return; // Can't work with floating point.
824   case Instruction::PtrToInt:
825   case Instruction::IntToPtr:
826     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
827     if (!TD) return;
828     // FALL THROUGH and handle them the same as zext/trunc.
829   case Instruction::ZExt:
830   case Instruction::Trunc: {
831     // Note that we handle pointer operands here because of inttoptr/ptrtoint
832     // which fall through here.
833     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
834     uint32_t SrcBitWidth = TD ?
835       TD->getTypeSizeInBits(SrcTy) :
836       SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
837     APInt MaskIn(Mask);
838     MaskIn.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
839     KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
840     KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
841     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
842     KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
843     KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
844     // Any top bits are known to be zero.
845     if (BitWidth > SrcBitWidth)
846       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
847     return;
848   }
849   case Instruction::BitCast: {
850     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
851     if (SrcTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcTy)) {
852       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
853       return;
854     }
855     break;
856   }
857   case Instruction::SExt: {
858     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
859     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
860     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
861       
862     APInt MaskIn(Mask); 
863     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
864     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
865     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
866     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
867     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
868     KnownZero.zext(BitWidth);
869     KnownOne.zext(BitWidth);
870
871     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
872     // top bits of the result.
873     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
874       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
875     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
876       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
877     return;
878   }
879   case Instruction::Shl:
880     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
881     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
882       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
883       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
884       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
885       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
886       KnownZero <<= ShiftAmt;
887       KnownOne  <<= ShiftAmt;
888       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
889       return;
890     }
891     break;
892   case Instruction::LShr:
893     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
894     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
895       // Compute the new bits that are at the top now.
896       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
897       
898       // Unsigned shift right.
899       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
900       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
901       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
902       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
903       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
904       // high bits known zero.
905       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
906       return;
907     }
908     break;
909   case Instruction::AShr:
910     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
911     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
912       // Compute the new bits that are at the top now.
913       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
914       
915       // Signed shift right.
916       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
917       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
918       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
919       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
920       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
921         
922       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
923       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
924         KnownZero |= HighBits;
925       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
926         KnownOne |= HighBits;
927       return;
928     }
929     break;
930   case Instruction::Sub: {
931     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
932       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
933       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
934       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
935       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
936         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
937         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
938         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
939         ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), MaskV, KnownZero2, KnownOne2,
940                           Depth+1);
941     
942         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
943         // output top bits are zero, because we now know that the output is
944         // from [0-C].
945         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
946           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
947           // Top bits known zero.
948           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2) & Mask;
949         }
950       }        
951     }
952   }
953   // fall through
954   case Instruction::Add: {
955     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the low clear bits
956     // common to both LHS & RHS.  For example, 8+(X<<3) is known to have the
957     // low 3 bits clear.
958     APInt Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, Mask.countTrailingOnes());
959     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
960     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
961     unsigned KnownZeroOut = KnownZero2.countTrailingOnes();
962
963     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
964     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
965     KnownZeroOut = std::min(KnownZeroOut, 
966                             KnownZero2.countTrailingOnes());
967
968     KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, KnownZeroOut);
969     return;
970   }
971   case Instruction::SRem:
972     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
973       APInt RA = Rem->getValue();
974       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
975         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
976         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
977         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2,KnownZero2,KnownOne2,Depth+1);
978
979         // The sign of a remainder is equal to the sign of the first
980         // operand (zero being positive).
981         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
982           KnownZero2 |= ~LowBits;
983         else if (KnownOne2[BitWidth-1])
984           KnownOne2 |= ~LowBits;
985
986         KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
987         KnownOne |= KnownOne2 & Mask;
988
989         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
990       }
991     }
992     break;
993   case Instruction::URem: {
994     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
995       APInt RA = Rem->getValue();
996       if (RA.isPowerOf2()) {
997         APInt LowBits = (RA - 1);
998         APInt Mask2 = LowBits & Mask;
999         KnownZero |= ~LowBits & Mask;
1000         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne,Depth+1);
1001         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
1002         break;
1003       }
1004     }
1005
1006     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1007     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1008     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1009     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), AllOnes, KnownZero, KnownOne,
1010                       Depth+1);
1011     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), AllOnes, KnownZero2, KnownOne2,
1012                       Depth+1);
1013
1014     uint32_t Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1015                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1016     KnownOne.clear();
1017     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & Mask;
1018     break;
1019   }
1020
1021   case Instruction::Alloca:
1022   case Instruction::Malloc: {
1023     AllocationInst *AI = cast<AllocationInst>(V);
1024     unsigned Align = AI->getAlignment();
1025     if (Align == 0 && TD) {
1026       if (isa<AllocaInst>(AI))
1027         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1028       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
1029         // Malloc returns maximally aligned memory.
1030         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1031         Align =
1032           std::max(Align,
1033                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
1034         Align =
1035           std::max(Align,
1036                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
1037       }
1038     }
1039     
1040     if (Align > 0)
1041       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1042                                               CountTrailingZeros_32(Align));
1043     break;
1044   }
1045   case Instruction::GetElementPtr: {
1046     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1047     // to determine if we can prove known low zero bits.
1048     APInt LocalMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1049     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1050     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LocalMask,
1051                       LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1052     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1053
1054     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1055     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1056       Value *Index = I->getOperand(i);
1057       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1058         // Handle struct member offset arithmetic.
1059         if (!TD) return;
1060         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1061         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1062         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1063         TrailZ = std::min(TrailZ,
1064                           CountTrailingZeros_64(Offset));
1065       } else {
1066         // Handle array index arithmetic.
1067         const Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1068         if (!IndexedTy->isSized()) return;
1069         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1070         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getABITypeSize(IndexedTy) : 1;
1071         LocalMask = APInt::getAllOnesValue(GEPOpiBits);
1072         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1073         ComputeMaskedBits(Index, LocalMask,
1074                           LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1075         TrailZ = std::min(TrailZ,
1076                           CountTrailingZeros_64(TypeSize) +
1077                             LocalKnownZero.countTrailingOnes());
1078       }
1079     }
1080     
1081     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) & Mask;
1082     break;
1083   }
1084   case Instruction::PHI: {
1085     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1086     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1087     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1088     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1089     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1090       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1091         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1092         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1093         User *LU = dyn_cast<User>(L);
1094         unsigned Opcode = LU ? getOpcode(LU) : (unsigned)Instruction::UserOp1;
1095         // Check for operations that have the property that if
1096         // both their operands have low zero bits, the result
1097         // will have low zero bits.
1098         if (Opcode == Instruction::Add ||
1099             Opcode == Instruction::Sub ||
1100             Opcode == Instruction::And ||
1101             Opcode == Instruction::Or ||
1102             Opcode == Instruction::Mul) {
1103           Value *LL = LU->getOperand(0);
1104           Value *LR = LU->getOperand(1);
1105           // Find a recurrence.
1106           if (LL == I)
1107             L = LR;
1108           else if (LR == I)
1109             L = LL;
1110           else
1111             break;
1112           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1113           // zero bits.
1114           APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1115           ComputeMaskedBits(R, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1116           Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1117                                        KnownZero2.countTrailingOnes());
1118           KnownOne2.clear();
1119           KnownZero2.clear();
1120           ComputeMaskedBits(L, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1121           KnownZero = Mask &
1122                       APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1123                                            KnownZero2.countTrailingOnes());
1124           break;
1125         }
1126       }
1127     }
1128     break;
1129   }
1130   case Instruction::Call:
1131     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1132       switch (II->getIntrinsicID()) {
1133       default: break;
1134       case Intrinsic::ctpop:
1135       case Intrinsic::ctlz:
1136       case Intrinsic::cttz: {
1137         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1138         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1139         break;
1140       }
1141       }
1142     }
1143     break;
1144   }
1145 }
1146
1147 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1148 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
1149 /// for bits that V cannot have.
1150 bool InstCombiner::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask,
1151                                      unsigned Depth) {
1152   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1153   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1154   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1155   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1156 }
1157
1158 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
1159 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
1160 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
1161 /// constant and return true.
1162 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
1163                                    APInt Demanded) {
1164   assert(I && "No instruction?");
1165   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
1166
1167   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
1168   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
1169   if (!OpC) return false;
1170
1171   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
1172   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
1173   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
1174     return false;
1175
1176   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
1177   Demanded &= OpC->getValue();
1178   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
1179   return true;
1180 }
1181
1182 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
1183 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1184 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1185 // min/max.
1186 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1187                                                    const APInt& KnownZero,
1188                                                    const APInt& KnownOne,
1189                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
1190   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
1191   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1192          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1193          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
1194          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1195   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1196
1197   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
1198   // bit if it is unknown.
1199   Min = KnownOne;
1200   Max = KnownOne|UnknownBits;
1201   
1202   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
1203     Min.set(BitWidth-1);
1204     Max.clear(BitWidth-1);
1205   }
1206 }
1207
1208 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
1209 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1210 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1211 // min/max.
1212 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1213                                                      const APInt &KnownZero,
1214                                                      const APInt &KnownOne,
1215                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
1216   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
1217   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1218          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1219          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
1220          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1221   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1222   
1223   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
1224   Min = KnownOne;
1225   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
1226   Max = KnownOne|UnknownBits;
1227 }
1228
1229 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
1230 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
1231 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
1232 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
1233 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
1234 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
1235 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
1236 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
1237 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
1238 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
1239 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
1240 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
1241 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
1242 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
1243 /// and KnownOne must all be the same.
1244 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
1245                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
1246                                         unsigned Depth) {
1247   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
1248   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
1249   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
1250   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1251   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
1252          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1253          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1254          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
1255           must have same BitWidth");
1256   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1257     // We know all of the bits for a constant!
1258     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
1259     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
1260     return false;
1261   }
1262   
1263   KnownZero.clear(); 
1264   KnownOne.clear();
1265   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1266     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1267       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1268       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1269       return false;
1270     }
1271     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1272     // just set the DemandedMask to all bits.
1273     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1274   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1275     if (V != UndefValue::get(VTy))
1276       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1277     return false;
1278   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1279     return false;
1280   }
1281   
1282   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1283   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1284
1285   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1286   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1287   switch (I->getOpcode()) {
1288   default:
1289     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1290     break;
1291   case Instruction::And:
1292     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1293     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1294                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1295       return true;
1296     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1297            "Bits known to be one AND zero?"); 
1298
1299     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1300     // LHS.
1301     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1302                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1303       return true;
1304     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1305            "Bits known to be one AND zero?"); 
1306
1307     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1308     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1309     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1310         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1311       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1312     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1313         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1314       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1315     
1316     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1317     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1318       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1319       
1320     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1321     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1322       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1323       
1324     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1325     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1326     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1327     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1328     break;
1329   case Instruction::Or:
1330     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1331     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1332                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1333       return true;
1334     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1335            "Bits known to be one AND zero?"); 
1336     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1337     // LHS.
1338     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1339                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1340       return true;
1341     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1342            "Bits known to be one AND zero?"); 
1343     
1344     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1345     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1346     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1347         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1348       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1349     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1350         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1351       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1352
1353     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1354     // the other side, just use the 'other' side.
1355     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1356         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1357       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1358     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1359         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1360       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1361         
1362     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1363     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1364       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1365           
1366     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1367     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1368     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1369     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1370     break;
1371   case Instruction::Xor: {
1372     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1373                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1374       return true;
1375     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1376            "Bits known to be one AND zero?"); 
1377     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1378                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1379       return true;
1380     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1381            "Bits known to be one AND zero?"); 
1382     
1383     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1384     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1385     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1386       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1387     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1388       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1389     
1390     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1391     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1392                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1393     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1394     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1395                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1396     
1397     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1398     // other, turn this into an *inclusive* or.
1399     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1400     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1401       Instruction *Or =
1402         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1403                                  I->getName());
1404       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1405       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1406     }
1407     
1408     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1409     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1410     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1411     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1412     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1413       // all known
1414       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1415         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1416         Instruction *And = 
1417           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1418         InsertNewInstBefore(And, *I);
1419         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1420       }
1421     }
1422     
1423     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1424     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1425     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1426       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1427     
1428     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1429     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1430     break;
1431   }
1432   case Instruction::Select:
1433     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1434                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1435       return true;
1436     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1437                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1438       return true;
1439     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1440            "Bits known to be one AND zero?"); 
1441     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1442            "Bits known to be one AND zero?"); 
1443     
1444     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1445     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1446       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1447     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1448       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1449     
1450     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1451     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1452     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1453     break;
1454   case Instruction::Trunc: {
1455     uint32_t truncBf = 
1456       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1457     DemandedMask.zext(truncBf);
1458     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1459     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1460     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1461                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1462       return true;
1463     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1464     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1465     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1466     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1467            "Bits known to be one AND zero?"); 
1468     break;
1469   }
1470   case Instruction::BitCast:
1471     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1472       return false;
1473       
1474     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1475                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1476       return true;
1477     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1478            "Bits known to be one AND zero?"); 
1479     break;
1480   case Instruction::ZExt: {
1481     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1482     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1483     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1484     
1485     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1486     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1487     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1488     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1489                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1490       return true;
1491     DemandedMask.zext(BitWidth);
1492     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1493     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1494     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1495            "Bits known to be one AND zero?"); 
1496     // The top bits are known to be zero.
1497     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1498     break;
1499   }
1500   case Instruction::SExt: {
1501     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1502     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1503     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1504     
1505     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1506                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1507
1508     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1509     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1510     // bit is demanded.
1511     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1512       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1513       
1514     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1515     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1516     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1517     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1518                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1519       return true;
1520     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1521     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1522     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1523     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1524            "Bits known to be one AND zero?"); 
1525       
1526     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1527     // top bits of the result.
1528
1529     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1530     // convert this into a zero extension.
1531     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1532     {
1533       // Convert to ZExt cast
1534       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1535       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1536     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1537       RHSKnownOne |= NewBits;
1538     }
1539     break;
1540   }
1541   case Instruction::Add: {
1542     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1543     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1544     // either.
1545     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1546       
1547     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1548     // we can do.
1549     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1550       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1551       // won't work if the RHS is zero.
1552       if (RHS->isZero())
1553         break;
1554       
1555       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1556       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1557       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1558
1559       // Find information about known zero/one bits in the input.
1560       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1561                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1562         return true;
1563
1564       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1565       // the constant.
1566       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1567         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1568       
1569       // Avoid excess work.
1570       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1571         break;
1572       
1573       // Turn it into OR if input bits are zero.
1574       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1575         Instruction *Or =
1576           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1577                                    I->getName());
1578         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1579         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1580       }
1581       
1582       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1583       // depending on potential carries from the input constant and the
1584       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1585       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1586       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1587       
1588       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1589       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1590       // this scan.
1591       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1592       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1593       
1594       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1595       
1596       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1597       // other, and there is no input carry.
1598       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1599                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1600       
1601       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1602       // is no input carry.
1603       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1604     } else {
1605       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1606       // the high bits of its LHS or RHS.
1607       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1608         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1609         // significant bit and all those below it.
1610         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1611         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1612                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1613           return true;
1614         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1615                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1616           return true;
1617       }
1618     }
1619     break;
1620   }
1621   case Instruction::Sub:
1622     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1623     // the high bits of its LHS or RHS.
1624     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1625       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1626       // significant bit and all those below it.
1627       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1628       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1629       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1630                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1631         return true;
1632       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1633                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1634         return true;
1635     }
1636     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1637     // the known zeros and ones.
1638     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1639     break;
1640   case Instruction::Shl:
1641     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1642       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1643       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1644       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1645                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1646         return true;
1647       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1648              "Bits known to be one AND zero?"); 
1649       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1650       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1651       // low bits known zero.
1652       if (ShiftAmt)
1653         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1654     }
1655     break;
1656   case Instruction::LShr:
1657     // For a logical shift right
1658     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1659       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1660       
1661       // Unsigned shift right.
1662       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1663       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1664                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1665         return true;
1666       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1667              "Bits known to be one AND zero?"); 
1668       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1669       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1670       if (ShiftAmt) {
1671         // Compute the new bits that are at the top now.
1672         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1673         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1674       }
1675     }
1676     break;
1677   case Instruction::AShr:
1678     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1679     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1680     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1681     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1682     if (DemandedMask == 1) {
1683       // Perform the logical shift right.
1684       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1685                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1686       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1687       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1688     }    
1689
1690     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1691     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1692     if (DemandedMask.isSignBit())
1693       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1694     
1695     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1696       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1697       
1698       // Signed shift right.
1699       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1700       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1701       // demanded.
1702       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1703         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1704       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1705                                DemandedMaskIn,
1706                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1707         return true;
1708       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1709              "Bits known to be one AND zero?"); 
1710       // Compute the new bits that are at the top now.
1711       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1712       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1713       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1714         
1715       // Handle the sign bits.
1716       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1717       // Adjust to where it is now in the mask.
1718       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1719         
1720       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1721       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1722       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1723           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1724         // Perform the logical shift right.
1725         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1726                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1727         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1728         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1729       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1730         RHSKnownOne |= HighBits;
1731       }
1732     }
1733     break;
1734   case Instruction::SRem:
1735     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1736       APInt RA = Rem->getValue();
1737       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1738         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1739         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1740         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1741                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1742           return true;
1743
1744         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1745           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1746         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1747           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1748
1749         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1750         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1751
1752         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1753       }
1754     }
1755     break;
1756   case Instruction::URem: {
1757     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1758       APInt RA = Rem->getValue();
1759       if (RA.isPowerOf2()) {
1760         APInt LowBits = (RA - 1);
1761         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1762         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1763         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1764                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1765           return true;
1766
1767         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1768         break;
1769       }
1770     }
1771
1772     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1773     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1774     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1775                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1776       return true;
1777
1778     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1779     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1780                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1781       return true;
1782
1783     Leaders = std::max(Leaders,
1784                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1785     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1786     break;
1787   }
1788   }
1789   
1790   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1791   // constant.
1792   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1793     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1794   return false;
1795 }
1796
1797
1798 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1799 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1800 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1801 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1802 ///
1803 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1804 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1805 /// returned.  This returns null if no change was made.
1806 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1807                                                 uint64_t &UndefElts,
1808                                                 unsigned Depth) {
1809   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1810   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1811   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1812   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1813          "Invalid DemandedElts!");
1814
1815   if (isa<UndefValue>(V)) {
1816     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1817     UndefElts = EltMask;
1818     return 0;
1819   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1820     UndefElts = EltMask;
1821     return UndefValue::get(V->getType());
1822   }
1823   
1824   UndefElts = 0;
1825   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1826     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1827     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1828
1829     std::vector<Constant*> Elts;
1830     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1831       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1832         Elts.push_back(Undef);
1833         UndefElts |= (1ULL << i);
1834       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1835         Elts.push_back(Undef);
1836         UndefElts |= (1ULL << i);
1837       } else {                               // Otherwise, defined.
1838         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1839       }
1840         
1841     // If we changed the constant, return it.
1842     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1843     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1844   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1845     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1846     // set to undef.
1847     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1848     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1849     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1850     std::vector<Constant*> Elts;
1851     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1852       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1853     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1854     return ConstantVector::get(Elts);
1855   }
1856   
1857   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1858     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1859       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1860       return false;
1861     }
1862     return false;
1863   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1864     return false;
1865   }
1866   
1867   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1868   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1869   
1870   bool MadeChange = false;
1871   uint64_t UndefElts2;
1872   Value *TmpV;
1873   switch (I->getOpcode()) {
1874   default: break;
1875     
1876   case Instruction::InsertElement: {
1877     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1878     // demand exactly the same input as we produce.
1879     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1880     if (Idx == 0) {
1881       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1882       // which elt is getting updated.
1883       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1884                                         UndefElts2, Depth+1);
1885       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1886       break;
1887     }
1888     
1889     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1890     // insertelement.
1891     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1892     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1893       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1894     
1895     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1896     // input demanded set is simpler than the output set.
1897     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1898                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1899                                       UndefElts, Depth+1);
1900     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1901
1902     // The inserted element is defined.
1903     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1904     break;
1905   }
1906   case Instruction::BitCast: {
1907     // Vector->vector casts only.
1908     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1909     if (!VTy) break;
1910     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1911     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1912     unsigned Ratio;
1913
1914     if (VWidth == InVWidth) {
1915       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1916       // elements as are demanded of us.
1917       Ratio = 1;
1918       InputDemandedElts = DemandedElts;
1919     } else if (VWidth > InVWidth) {
1920       // Untested so far.
1921       break;
1922       
1923       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1924       // then an input element is live if any of the corresponding output
1925       // elements are live.
1926       Ratio = VWidth/InVWidth;
1927       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1928         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1929           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1930       }
1931     } else {
1932       // Untested so far.
1933       break;
1934       
1935       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1936       // then an input element is live if the corresponding output element is
1937       // live.
1938       Ratio = InVWidth/VWidth;
1939       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1940         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1941           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1942     }
1943     
1944     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1945     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1946                                       UndefElts2, Depth+1);
1947     if (TmpV) {
1948       I->setOperand(0, TmpV);
1949       MadeChange = true;
1950     }
1951     
1952     UndefElts = UndefElts2;
1953     if (VWidth > InVWidth) {
1954       assert(0 && "Unimp");
1955       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1956       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1957       // undef.
1958       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1959         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1960           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1961     } else if (VWidth < InVWidth) {
1962       assert(0 && "Unimp");
1963       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1964       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1965       // elements are undef.
1966       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1967       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1968         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1969           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1970     }
1971     break;
1972   }
1973   case Instruction::And:
1974   case Instruction::Or:
1975   case Instruction::Xor:
1976   case Instruction::Add:
1977   case Instruction::Sub:
1978   case Instruction::Mul:
1979     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1980     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1981                                       UndefElts, Depth+1);
1982     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1983     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1984                                       UndefElts2, Depth+1);
1985     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1986       
1987     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1988     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1989     UndefElts &= UndefElts2;
1990     break;
1991     
1992   case Instruction::Call: {
1993     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1994     if (!II) break;
1995     switch (II->getIntrinsicID()) {
1996     default: break;
1997       
1998     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1999     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
2000     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2001     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2002     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
2003     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
2004     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2005     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2006     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
2007     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
2008       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
2009                                         UndefElts, Depth+1);
2010       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
2011       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
2012                                         UndefElts2, Depth+1);
2013       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
2014
2015       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
2016       // scalarize it now.
2017       if (DemandedElts == 1) {
2018         switch (II->getIntrinsicID()) {
2019         default: break;
2020         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2021         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2022         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2023         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2024           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
2025           Value *LHS = II->getOperand(1);
2026           Value *RHS = II->getOperand(2);
2027           // Extract the element as scalars.
2028           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
2029           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
2030           
2031           switch (II->getIntrinsicID()) {
2032           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
2033           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2034           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2035             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
2036                                                         II->getName()), *II);
2037             break;
2038           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2039           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2040             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
2041                                                          II->getName()), *II);
2042             break;
2043           }
2044           
2045           Instruction *New =
2046             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
2047                                       II->getName());
2048           InsertNewInstBefore(New, *II);
2049           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
2050           return New;
2051         }            
2052       }
2053         
2054       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
2055       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
2056       UndefElts &= UndefElts2;
2057       break;
2058     }
2059     break;
2060   }
2061   }
2062   return MadeChange ? I : 0;
2063 }
2064
2065 /// ComputeNumSignBits - Return the number of times the sign bit of the
2066 /// register is replicated into the other bits.  We know that at least 1 bit
2067 /// is always equal to the sign bit (itself), but other cases can give us
2068 /// information.  For example, immediately after an "ashr X, 2", we know that
2069 /// the top 3 bits are all equal to each other, so we return 3.
2070 ///
2071 unsigned InstCombiner::ComputeNumSignBits(Value *V, unsigned Depth) const{
2072   const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
2073   unsigned TyBits = Ty->getBitWidth();
2074   unsigned Tmp, Tmp2;
2075
2076   if (Depth == 6)
2077     return 1;  // Limit search depth.
2078
2079   User *U = dyn_cast<User>(V);
2080   switch (getOpcode(V)) {
2081   default: break;
2082   case Instruction::SExt:
2083     Tmp = TyBits-cast<IntegerType>(U->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
2084     return ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1) + Tmp;
2085     
2086   case Instruction::AShr:
2087     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2088     // ashr X, C   -> adds C sign bits.
2089     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2090       Tmp += C->getZExtValue();
2091       if (Tmp > TyBits) Tmp = TyBits;
2092     }
2093     return Tmp;
2094   case Instruction::Shl:
2095     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2096       // shl destroys sign bits.
2097       Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2098       if (C->getZExtValue() >= TyBits ||      // Bad shift.
2099           C->getZExtValue() >= Tmp) break;    // Shifted all sign bits out.
2100       return Tmp - C->getZExtValue();
2101     }
2102     break;
2103   case Instruction::And:
2104     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
2105     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2106     if (Tmp != 1) {
2107       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2108       Tmp = std::min(Tmp, Tmp2);
2109     }
2110       
2111     // X & C has sign bits equal to C if C's top bits are zeros.
2112     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2113       // See what bits are known to be zero on the output.
2114       APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2115       APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2116       ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2117       
2118       KnownZero |= ~C->getValue();
2119       // If we know that we have leading zeros, we know we have at least that
2120       // many sign bits.
2121       Tmp = std::max(Tmp, KnownZero.countLeadingOnes());
2122     }
2123     return Tmp;
2124       
2125   case Instruction::Or:
2126     // Logical binary ops preserve the number of sign bits at the worst.
2127     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2128     if (Tmp != 1) {
2129       Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2130       Tmp = std::min(Tmp, Tmp2);
2131     }
2132     // X & C has sign bits equal to C if C's top bits are zeros.
2133     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(1))) {
2134       // See what bits are known to be one on the output.
2135       APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2136       APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2137       ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2138       
2139       KnownOne |= C->getValue();
2140       // If we know that we have leading ones, we know we have at least that
2141       // many sign bits.
2142       Tmp = std::max(Tmp, KnownOne.countLeadingOnes());
2143     }
2144     return Tmp;
2145       
2146   case Instruction::Xor:    // NOT is handled here.
2147     // Logical binary ops preserve the number of sign bits.
2148     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2149     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2150     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2151     return std::min(Tmp, Tmp2);
2152
2153   case Instruction::Select:
2154     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2155     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2156     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(2), Depth+1);
2157     return std::min(Tmp, Tmp2);
2158     
2159   case Instruction::Add:
2160     // Add can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2161     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2162     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2163     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2164       
2165     // Special case decrementing a value (ADD X, -1):
2166     if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
2167       if (CRHS->isAllOnesValue()) {
2168         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2169         APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2170         ComputeMaskedBits(U->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2171         
2172         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2173         // sign bits set.
2174         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)) == Mask)
2175           return TyBits;
2176         
2177         // If we are subtracting one from a positive number, there is no carry
2178         // out of the result.
2179         if (KnownZero.isNegative())
2180           return Tmp;
2181       }
2182       
2183     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2184     if (Tmp2 == 1) return 1;
2185       return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2186     break;
2187     
2188   case Instruction::Sub:
2189     Tmp2 = ComputeNumSignBits(U->getOperand(1), Depth+1);
2190     if (Tmp2 == 1) return 1;
2191       
2192     // Handle NEG.
2193     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(U->getOperand(0)))
2194       if (CLHS->isNullValue()) {
2195         APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2196         APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2197         ComputeMaskedBits(U->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
2198         // If the input is known to be 0 or 1, the output is 0/-1, which is all
2199         // sign bits set.
2200         if ((KnownZero | APInt(TyBits, 1)) == Mask)
2201           return TyBits;
2202         
2203         // If the input is known to be positive (the sign bit is known clear),
2204         // the output of the NEG has the same number of sign bits as the input.
2205         if (KnownZero.isNegative())
2206           return Tmp2;
2207         
2208         // Otherwise, we treat this like a SUB.
2209       }
2210     
2211     // Sub can have at most one carry bit.  Thus we know that the output
2212     // is, at worst, one more bit than the inputs.
2213     Tmp = ComputeNumSignBits(U->getOperand(0), Depth+1);
2214     if (Tmp == 1) return 1;  // Early out.
2215       return std::min(Tmp, Tmp2)-1;
2216     break;
2217   case Instruction::Trunc:
2218     // FIXME: it's tricky to do anything useful for this, but it is an important
2219     // case for targets like X86.
2220     break;
2221   }
2222   
2223   // Finally, if we can prove that the top bits of the result are 0's or 1's,
2224   // use this information.
2225   APInt KnownZero(TyBits, 0), KnownOne(TyBits, 0);
2226   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(TyBits);
2227   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
2228   
2229   if (KnownZero.isNegative()) {        // sign bit is 0
2230     Mask = KnownZero;
2231   } else if (KnownOne.isNegative()) {  // sign bit is 1;
2232     Mask = KnownOne;
2233   } else {
2234     // Nothing known.
2235     return 1;
2236   }
2237   
2238   // Okay, we know that the sign bit in Mask is set.  Use CLZ to determine
2239   // the number of identical bits in the top of the input value.
2240   Mask = ~Mask;
2241   Mask <<= Mask.getBitWidth()-TyBits;
2242   // Return # leading zeros.  We use 'min' here in case Val was zero before
2243   // shifting.  We don't want to return '64' as for an i32 "0".
2244   return std::min(TyBits, Mask.countLeadingZeros());
2245 }
2246
2247
2248 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
2249 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
2250 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
2251 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
2252 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
2253 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
2254 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
2255 ///
2256 template<typename Functor>
2257 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
2258   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
2259   Value *LHS = Root.getOperand(0);
2260
2261   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
2262   if (F.shouldApply(LHS))
2263     return F.apply(Root);
2264
2265   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
2266   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2267   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
2268     // Should we apply this transform to the RHS?
2269     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
2270
2271     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
2272     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
2273       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
2274       ShouldApply = true;
2275     }
2276
2277     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
2278     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
2279     if (ShouldApply) {
2280       BasicBlock *BB = Root.getParent();
2281
2282       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
2283       // and perform the reassociation.
2284       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
2285
2286       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
2287       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
2288
2289       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
2290       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
2291       if (&Root == TmpLHSI) {
2292         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
2293         return 0;
2294       }
2295       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
2296       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
2297       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
2298       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
2299       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
2300       ARI = Root;
2301
2302       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
2303       // get to LHSI.
2304       while (TmpLHSI != LHSI) {
2305         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
2306         // Move the instruction to immediately before the chain we are
2307         // constructing to avoid breaking dominance properties.
2308         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
2309         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
2310         ARI = NextLHSI;
2311
2312         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
2313         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
2314         TmpLHSI = NextLHSI;
2315         ExtraOperand = NextOp;
2316       }
2317
2318       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
2319       // the transformation...
2320       return F.apply(Root);
2321     }
2322
2323     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
2324   }
2325   return 0;
2326 }
2327
2328 namespace {
2329
2330 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
2331 struct AddRHS {
2332   Value *RHS;
2333   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2334   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2335   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2336     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
2337                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
2338   }
2339 };
2340
2341 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
2342 //                 iff C1&C2 == 0
2343 struct AddMaskingAnd {
2344   Constant *C2;
2345   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
2346   bool shouldApply(Value *LHS) const {
2347     ConstantInt *C1;
2348     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2349            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
2350   }
2351   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2352     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
2353   }
2354 };
2355
2356 }
2357
2358 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
2359                                              InstCombiner *IC) {
2360   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
2361     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
2362       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
2363
2364     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
2365           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
2366   }
2367
2368   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
2369   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
2370   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
2371
2372   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
2373     if (ConstIsRHS)
2374       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
2375     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
2376   }
2377
2378   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
2379   if (!ConstIsRHS)
2380     std::swap(Op0, Op1);
2381   Instruction *New;
2382   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
2383     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
2384   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2385     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
2386                           SO->getName()+".cmp");
2387   else {
2388     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
2389     abort();
2390   }
2391   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
2392 }
2393
2394 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2395 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2396 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2397 // not have a second operand.
2398 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2399                                      InstCombiner *IC) {
2400   // Don't modify shared select instructions
2401   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2402   Value *TV = SI->getOperand(1);
2403   Value *FV = SI->getOperand(2);
2404
2405   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2406     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2407     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
2408
2409     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2410     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2411
2412     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2413                               SelectFalseVal);
2414   }
2415   return 0;
2416 }
2417
2418
2419 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
2420 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
2421 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
2422 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
2423   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2424   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2425   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
2426
2427   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
2428   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
2429   // or if *it* is a PHI, bail out.
2430   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2431   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2432     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2433       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2434       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2435       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2436       
2437       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2438       // loop.
2439       if (NonConstBB == I.getParent())
2440         return 0;
2441     }
2442   
2443   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2444   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2445   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2446   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2447   if (NonConstBB) {
2448     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2449     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2450   }
2451
2452   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2453   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2454   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2455   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2456   NewPN->takeName(PN);
2457
2458   // Next, add all of the operands to the PHI.
2459   if (I.getNumOperands() == 2) {
2460     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2461     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2462       Value *InV = 0;
2463       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2464         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2465           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2466         else
2467           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2468       } else {
2469         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2470         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2471           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2472                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2473                                        NonConstBB->getTerminator());
2474         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2475           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
2476                                 CI->getPredicate(),
2477                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2478                                 NonConstBB->getTerminator());
2479         else
2480           assert(0 && "Unknown binop!");
2481         
2482         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2483       }
2484       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2485     }
2486   } else { 
2487     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2488     const Type *RetTy = CI->getType();
2489     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2490       Value *InV;
2491       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2492         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2493       } else {
2494         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2495         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2496                                I.getType(), "phitmp", 
2497                                NonConstBB->getTerminator());
2498         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2499       }
2500       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2501     }
2502   }
2503   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2504 }
2505
2506
2507 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
2508 /// value is never equal to -0.0.
2509 ///
2510 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
2511 /// rounding modes!
2512 ///
2513 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
2514   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2515     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2516
2517   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2518     // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2519     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2520         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
2521         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
2522       return true;
2523     
2524     // sitofp and uitofp turn into +0.0 for zero.
2525     if (isa<SIToFPInst>(I) || isa<UIToFPInst>(I))
2526       return true;
2527     
2528     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2529       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2530         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
2531     
2532     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2533       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2534         if (F->isDeclaration()) {
2535           switch (F->getNameLen()) {
2536           case 3:  // abs(x) != -0.0
2537             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
2538             break;
2539           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
2540             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2541             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2542             break;
2543           }
2544         }
2545       }
2546   }
2547   
2548   return false;
2549 }
2550
2551 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2552 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2553 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2554 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2555 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2556   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2557   // ones.
2558   
2559   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2560   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2561   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2562   // sign extend fine.
2563   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2564     return true;
2565   
2566   
2567   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2568   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2569   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2570   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2571   
2572   // TODO: Implement.
2573   
2574   return false;
2575 }
2576
2577
2578 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2579   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2580   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2581
2582   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2583     // X + undef -> undef
2584     if (isa<UndefValue>(RHS))
2585       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2586
2587     // X + 0 --> X
2588     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2589       if (RHSC->isNullValue())
2590         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2591     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2592       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2593                               (I.getType())->getValueAPF()))
2594         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2595     }
2596
2597     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2598       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2599       const APInt& Val = CI->getValue();
2600       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2601       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2602         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2603       
2604       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2605       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2606       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2607         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2608         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2609                                  KnownZero, KnownOne))
2610           return &I;
2611       }
2612     }
2613
2614     if (isa<PHINode>(LHS))
2615       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2616         return NV;
2617     
2618     ConstantInt *XorRHS = 0;
2619     Value *XorLHS = 0;
2620     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2621         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2622       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2623       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2624       
2625       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2626       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2627       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2628       do {
2629         if (TySizeBits > Size) {
2630           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2631           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2632           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2633               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2634             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2635             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2636                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2637               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2638             break;
2639           }
2640         }
2641         Size >>= 1;
2642         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2643         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2644       } while (Size >= 1);
2645       
2646       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2647       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2648       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2649       // that the back ends can handle.
2650       const Type *MiddleType = 0;
2651       switch (Size) {
2652         default: break;
2653         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2654         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2655         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2656       }
2657       if (MiddleType) {
2658         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2659         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2660         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2661       }
2662     }
2663   }
2664
2665   // X + X --> X << 1
2666   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2667     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2668
2669     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2670       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2671         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2672           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2673     }
2674     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2675       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2676         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2677           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2678     }
2679   }
2680
2681   // -A + B  -->  B - A
2682   // -A + -B  -->  -(A + B)
2683   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2684     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2685       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2686         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2687         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2688         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2689       }
2690     }
2691     
2692     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2693   }
2694
2695   // A + -B  -->  A - B
2696   if (!isa<Constant>(RHS))
2697     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2698       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2699
2700
2701   ConstantInt *C2;
2702   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2703     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2704       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2705
2706     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2707     ConstantInt *C1;
2708     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2709       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2710   }
2711
2712   // X + X*C --> X * (C+1)
2713   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2714     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2715
2716   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2717   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2718     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2719   
2720
2721   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2722   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2723     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2724       return R;
2725   
2726   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2727   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2728     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2729     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2730     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2731     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2732     if (LHSKnownZero != 0) {
2733       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2734       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2735       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2736       
2737       // No bits in common -> bitwise or.
2738       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2739         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2740     }
2741   }
2742
2743   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2744   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2745     Value *W, *X, *Y, *Z;
2746     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2747         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2748       if (W != Y) {
2749         if (W == Z) {
2750           std::swap(Y, Z);
2751         } else if (Y == X) {
2752           std::swap(W, X);
2753         } else if (X == Z) {
2754           std::swap(Y, Z);
2755           std::swap(W, X);
2756         }
2757       }
2758
2759       if (W == Y) {
2760         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2761                                                             LHS->getName()), I);
2762         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2763       }
2764     }
2765   }
2766
2767   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2768     Value *X = 0;
2769     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2770       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2771
2772     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2773     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2774       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2775       if (Anded == CRHS) {
2776         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2777         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2778         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2779
2780         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2781         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2782
2783         // See if the and mask includes all of these bits.
2784         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2785
2786         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2787           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2788           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2789                                                             LHS->getName()), I);
2790           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2791         }
2792       }
2793     }
2794
2795     // Try to fold constant add into select arguments.
2796     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2797       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2798         return R;
2799   }
2800
2801   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2802   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2803   {
2804     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2805     Value *Other = RHS;
2806     if (!CI) {
2807       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2808       Other = LHS;
2809     }
2810     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2811         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2812          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2813         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2814       unsigned AS =
2815         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2816       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2817                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2818       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2819       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2820     }
2821   }
2822   
2823   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2824   {
2825     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2826     Value *Other = RHS;
2827     if (!SI) {
2828       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2829       Other = LHS;
2830     }
2831     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2832       Value *TV = SI->getTrueValue();
2833       Value *FV = SI->getFalseValue();
2834       Value *A, *N;
2835
2836       // Can we fold the add into the argument of the select?
2837       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2838       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2839           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2840         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2841       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2842           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2843         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2844     }
2845   }
2846   
2847   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2848   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2849     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2850       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2851
2852   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2853   // integer add followed by a sext.
2854   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2855     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2856     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2857       Constant *CI = 
2858         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2859       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2860           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2861           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2862         // Insert the new, smaller add.
2863         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2864                                                         CI, "addconv");
2865         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2866         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2867       }
2868     }
2869     
2870     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2871     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2872       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2873       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2874       // integer add will not overflow.
2875       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2876           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2877           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2878                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2879         // Insert the new integer add.
2880         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2881                                                         RHSConv->getOperand(0),
2882                                                         "addconv");
2883         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2884         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2885       }
2886     }
2887   }
2888   
2889   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2890   // integer add followed by a promotion.
2891   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2892     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2893     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2894     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2895     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2896     // instcombined.
2897     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2898       Constant *CI = 
2899       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2900       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2901           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2902           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2903         // Insert the new integer add.
2904         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2905                                                         CI, "addconv");
2906         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2907         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2908       }
2909     }
2910     
2911     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2912     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2913       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2914       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2915       // and if the integer add will not overflow.
2916       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2917           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2918           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2919                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2920         // Insert the new integer add.
2921         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2922                                                         RHSConv->getOperand(0),
2923                                                         "addconv");
2924         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2925         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2926       }
2927     }
2928   }
2929   
2930   return Changed ? &I : 0;
2931 }
2932
2933 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2934 // highest order bit set.
2935 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2936   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2937   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2938 }
2939
2940 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2941   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2942
2943   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2944     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2945
2946   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2947   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2948     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2949
2950   if (isa<UndefValue>(Op0))
2951     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2952   if (isa<UndefValue>(Op1))
2953     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2954
2955   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2956     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2957     if (C->isAllOnesValue())
2958       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2959
2960     // C - ~X == X + (1+C)
2961     Value *X = 0;
2962     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2963       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2964
2965     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2966     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2967     if (C->isZero()) {
2968       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2969         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2970           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2971             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2972             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2973                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2974               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2975               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2976                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2977             }
2978           }
2979         }
2980         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2981           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2982             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2983             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2984                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2985               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2986               return BinaryOperator::CreateLShr(
2987                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2988             }
2989           }
2990         }
2991       }
2992     }
2993
2994     // Try to fold constant sub into select arguments.
2995     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2996       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2997         return R;
2998
2999     if (isa<PHINode>(Op0))
3000       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3001         return NV;
3002   }
3003
3004   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3005     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
3006         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
3007       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
3008         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
3009       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
3010         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
3011       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
3012         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
3013           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
3014           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
3015                                            Op1I->getOperand(0));
3016       }
3017     }
3018
3019     if (Op1I->hasOneUse()) {
3020       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
3021       // is not used by anyone else...
3022       //
3023       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
3024           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
3025         // Swap the two operands of the subexpr...
3026         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
3027         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
3028         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
3029
3030         // Create the new top level add instruction...
3031         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
3032       }
3033
3034       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
3035       //
3036       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
3037           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
3038         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
3039
3040         Value *NewNot =
3041           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
3042         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
3043       }
3044
3045       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
3046       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
3047         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3048           if (CSI->isZero())
3049             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
3050               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
3051                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3052
3053       // X - X*C --> X * (1-C)
3054       ConstantInt *C2 = 0;
3055       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
3056         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
3057         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
3058       }
3059
3060       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
3061       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
3062         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
3063           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
3064               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
3065             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
3066               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
3067             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
3068               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
3069           }
3070     }
3071   }
3072
3073   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3074     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3075       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
3076         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
3077           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
3078         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
3079           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
3080       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
3081         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
3082           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
3083       }
3084     }
3085
3086   ConstantInt *C1;
3087   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
3088     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
3089       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
3090
3091     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
3092     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
3093       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
3094   }
3095   return 0;
3096 }
3097
3098 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
3099 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
3100 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
3101 /// signed.
3102 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
3103                            bool &TrueIfSigned) {
3104   switch (pred) {
3105   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
3106     TrueIfSigned = true;
3107     return RHS->isZero();
3108   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
3109     TrueIfSigned = true;
3110     return RHS->isAllOnesValue();
3111   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
3112     TrueIfSigned = false;
3113     return RHS->isAllOnesValue();
3114   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3115     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
3116     TrueIfSigned = true;
3117     return RHS->getValue() ==
3118       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3119   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
3120     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
3121     TrueIfSigned = true;
3122     return RHS->getValue() == 
3123       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3124   default:
3125     return false;
3126   }
3127 }
3128
3129 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
3130   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3131   Value *Op0 = I.getOperand(0);
3132
3133   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
3134     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3135
3136   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
3137   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
3138     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3139
3140       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
3141       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3142         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3143           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3144             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
3145                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
3146
3147       if (CI->isZero())
3148         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
3149       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
3150         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3151       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
3152         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
3153
3154       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
3155       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
3156         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
3157                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
3158       }
3159     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
3160       if (Op1F->isNullValue())
3161         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3162
3163       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
3164       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
3165       // We need a better interface for long double here.
3166       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
3167         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
3168           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
3169     }
3170     
3171     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3172       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
3173           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
3174         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
3175         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
3176                                                      Op1, "tmp");
3177         InsertNewInstBefore(Add, I);
3178         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
3179                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
3180         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
3181         
3182       }
3183
3184     // Try to fold constant mul into select arguments.
3185     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3186       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3187         return R;
3188
3189     if (isa<PHINode>(Op0))
3190       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3191         return NV;
3192   }
3193
3194   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3195     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
3196       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
3197
3198   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3199   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3200   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
3201   // formed.
3202   CastInst *BoolCast = 0;
3203   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
3204     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3205       BoolCast = CI;
3206   if (!BoolCast)
3207     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
3208       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3209         BoolCast = CI;
3210   if (BoolCast) {
3211     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
3212       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
3213       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
3214       bool TIS = false;
3215       
3216       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
3217       // multiply into a shift/and combination.
3218       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
3219           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
3220           TIS) {
3221         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
3222         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
3223                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
3224         Value *V =
3225           InsertNewInstBefore(
3226             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
3227                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
3228                                             ".mask"), I);
3229
3230         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
3231         // or truncate to the multiply type.
3232         if (I.getType() != V->getType()) {
3233           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3234           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3235           Instruction::CastOps opcode = 
3236             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
3237              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
3238           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
3239         }
3240
3241         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
3242         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
3243       }
3244     }
3245   }
3246
3247   return Changed ? &I : 0;
3248 }
3249
3250 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3251 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3252 /// used by the visitors to those instructions.
3253 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3254 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3255   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3256
3257   // undef / X -> 0        for integer.
3258   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
3259   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
3260     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3261       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3262     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3263   }
3264
3265   // X / undef -> undef
3266   if (isa<UndefValue>(Op1))
3267     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3268
3269   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
3270   // This does not apply for fdiv.
3271   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3272     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
3273     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3274     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
3275     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
3276     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
3277     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3278       if (ST->isNullValue()) {
3279         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3280         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3281           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3282         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3283           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3284         else
3285           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3286         return &I;
3287       }
3288
3289     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
3290     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
3291       if (ST->isNullValue()) {
3292         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3293         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3294           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3295         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3296           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3297         else
3298           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3299         return &I;
3300       }
3301   }
3302
3303   return 0;
3304 }
3305
3306 /// This function implements the transforms common to both integer division
3307 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3308 /// division instructions.
3309 /// @brief Common integer divide transforms
3310 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3311   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3312
3313   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
3314   if (Op0 == Op1)
3315     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3316   
3317   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3318     return Common;
3319
3320   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3321     // div X, 1 == X
3322     if (RHS->equalsInt(1))
3323       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3324
3325     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3326     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3327       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3328         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3329           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3330             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3331           else 
3332             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3333                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
3334         }
3335
3336     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3337       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3338         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3339           return R;
3340       if (isa<PHINode>(Op0))
3341         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3342           return NV;
3343     }
3344   }
3345
3346   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3347   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3348     if (LHS->equalsInt(0))
3349       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3350
3351   return 0;
3352 }
3353
3354 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3355   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3356
3357   // Handle the integer div common cases
3358   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3359     return Common;
3360
3361   // X udiv C^2 -> X >> C
3362   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3363   // if so, convert to a right shift.
3364   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3365     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3366       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3367                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3368   }
3369
3370   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3371   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3372     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3373         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3374       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3375       if (C1.isPowerOf2()) {
3376         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3377         const Type *NTy = N->getType();
3378         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
3379           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
3380           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
3381         }
3382         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3383       }
3384     }
3385   }
3386   
3387   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3388   // where C1&C2 are powers of two.
3389   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3390     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3391       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3392         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3393         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3394           // Compute the shift amounts
3395           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3396           // Construct the "on true" case of the select
3397           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3398           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
3399                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
3400           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
3401   
3402           // Construct the "on false" case of the select
3403           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3404           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
3405                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
3406           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
3407
3408           // construct the select instruction and return it.
3409           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3410         }
3411       }
3412   return 0;
3413 }
3414
3415 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3416   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3417
3418   // Handle the integer div common cases
3419   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3420     return Common;
3421
3422   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3423     // sdiv X, -1 == -X
3424     if (RHS->isAllOnesValue())
3425       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3426
3427     // -X/C -> X/-C
3428     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
3429       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
3430   }
3431
3432   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3433   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3434   if (I.getType()->isInteger()) {
3435     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3436     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3437       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3438       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3439     }
3440   }      
3441   
3442   return 0;
3443 }
3444
3445 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3446   return commonDivTransforms(I);
3447 }
3448
3449 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3450 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3451 /// is used by the visitors to those instructions.
3452 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3453 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3454   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3455
3456   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3457   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3458     if (LHS->isNullValue())
3459       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3460
3461   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3462     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3463       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3464     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3465   }
3466   if (isa<UndefValue>(Op1))
3467     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3468
3469   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3470   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3471     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
3472     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3473     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
3474     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
3475     // simplified also.
3476     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3477       if (ST->isNullValue()) {
3478         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3479         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3480           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3481         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3482           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3483         else
3484           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3485         return &I;
3486       }
3487     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
3488     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3489       if (ST->isNullValue()) {
3490         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3491         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3492           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3493         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3494           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3495         else
3496           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3497         return &I;
3498       }
3499   }
3500
3501   return 0;
3502 }
3503
3504 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3505 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3506 /// remainder instructions.
3507 /// @brief Common integer remainder transforms
3508 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3509   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3510
3511   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3512     return common;
3513
3514   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3515     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3516     if (RHS->equalsInt(0))
3517       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3518     
3519     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3520       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3521
3522     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3523       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3524         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3525           return R;
3526       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3527         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3528           return NV;
3529       }
3530
3531       // See if we can fold away this rem instruction.
3532       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3533       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3534       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3535                                KnownZero, KnownOne))
3536         return &I;
3537     }
3538   }
3539
3540   return 0;
3541 }
3542
3543 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3544   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3545
3546   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3547     return common;
3548   
3549   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3550     // X urem C^2 -> X and C
3551     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3552     // if so, convert to a bitwise and.
3553     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3554       if (C->getValue().isPowerOf2())
3555         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3556   }
3557
3558   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3559     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3560     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3561         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3562       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3563         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3564         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3565                                                                    "tmp"), I);
3566         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3567       }
3568     }
3569   }
3570
3571   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3572   // where C1&C2 are powers of two.
3573   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3574     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3575       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3576         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3577         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3578             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3579           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3580             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3581           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3582             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3583           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3584         }
3585       }
3586   }
3587   
3588   return 0;
3589 }
3590
3591 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3592   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3593
3594   // Handle the integer rem common cases
3595   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3596     return common;
3597   
3598   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3599     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3600         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
3601       // X % -Y -> X % Y
3602       AddUsesToWorkList(I);
3603       I.setOperand(1, RHSNeg);
3604       return &I;
3605     }
3606  
3607   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3608   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3609   if (I.getType()->isInteger()) {
3610     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3611     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3612       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3613       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3614     }
3615   }
3616
3617   return 0;
3618 }
3619
3620 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3621   return commonRemTransforms(I);
3622 }
3623
3624 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3625 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3626   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3627   if (!isSigned)
3628     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
3629   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3630 }
3631
3632 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3633 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3634   if (!isSigned)
3635     return C->getValue() == 1; // unsigned
3636     
3637   // Calculate 1111111111000000000000
3638   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3639   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3640 }
3641
3642 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3643 // constant.
3644 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3645   return CI->getValue().isPowerOf2();
3646 }
3647
3648 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3649 // This is the same as lowones(~X).
3650 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3651   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3652 }
3653
3654 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3655 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3656 ///
3657 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3658 ///
3659 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3660 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3661 ///
3662 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3663 ///   0  A > B
3664 ///   1  A == B
3665 ///   2  A < B
3666 ///
3667 /// <=>  Value  Definition
3668 /// 000     0   Always false
3669 /// 001     1   A >  B
3670 /// 010     2   A == B
3671 /// 011     3   A >= B
3672 /// 100     4   A <  B
3673 /// 101     5   A != B
3674 /// 110     6   A <= B
3675 /// 111     7   Always true
3676 ///  
3677 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3678   switch (ICI->getPredicate()) {
3679     // False -> 0
3680   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3681   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3682   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3683   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3684   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3685   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3686   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3687   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3688   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3689   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3690     // True -> 7
3691   default:
3692     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3693     return 0;
3694   }
3695 }
3696
3697 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3698 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3699 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3700 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3701 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3702   switch (code) {
3703   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3704   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3705   case  1: 
3706     if (sign)
3707       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3708     else
3709       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3710   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3711   case  3: 
3712     if (sign)
3713       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3714     else
3715       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3716   case  4: 
3717     if (sign)
3718       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3719     else
3720       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3721   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3722   case  6: 
3723     if (sign)
3724       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3725     else
3726       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3727   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3728   }
3729 }
3730
3731 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3732   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3733     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3734      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3735     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3736      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3737 }
3738
3739 namespace { 
3740 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3741 struct FoldICmpLogical {
3742   InstCombiner &IC;
3743   Value *LHS, *RHS;
3744   ICmpInst::Predicate pred;
3745   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3746     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3747       pred(ICI->getPredicate()) {}
3748   bool shouldApply(Value *V) const {
3749     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3750       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3751         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3752                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3753     return false;
3754   }
3755   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3756     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3757     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3758       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3759       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3760     }
3761
3762     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3763     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3764     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3765     unsigned Code;
3766     switch (Log.getOpcode()) {
3767     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3768     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3769     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3770     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3771     }
3772
3773     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3774                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3775       
3776     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3777     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3778       return I;
3779     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3780     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3781   }
3782 };
3783 } // end anonymous namespace
3784
3785 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3786 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3787 // guaranteed to be a binary operator.
3788 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3789                                     ConstantInt *OpRHS,
3790                                     ConstantInt *AndRHS,
3791                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3792   Value *X = Op->getOperand(0);
3793   Constant *Together = 0;
3794   if (!Op->isShift())
3795     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3796
3797   switch (Op->getOpcode()) {
3798   case Instruction::Xor:
3799     if (Op->hasOneUse()) {
3800       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3801       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3802       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3803       And->takeName(Op);
3804       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3805     }
3806     break;
3807   case Instruction::Or:
3808     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3809       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3810
3811     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3812       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3813       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3814       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3815       Or->takeName(Op);
3816       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3817     }
3818     break;
3819   case Instruction::Add:
3820     if (Op->hasOneUse()) {
3821       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3822       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3823       // single bit constant.
3824       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3825
3826       // If there is only one bit set...
3827       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3828         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3829         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3830         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3831         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3832
3833         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3834         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3835           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3836           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3837           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3838           // no effect.
3839           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3840             TheAnd.setOperand(0, X);
3841             return &TheAnd;
3842           } else {
3843             // Pull the XOR out of the AND.
3844             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3845             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3846             NewAnd->takeName(Op);
3847             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3848           }
3849         }
3850       }
3851     }
3852     break;
3853
3854   case Instruction::Shl: {
3855     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3856     // the anded constant includes them, clear them now!
3857     //
3858     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3859     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3860     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3861     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3862
3863     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3864     // Masking out bits that the shift already masks
3865       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3866     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3867       TheAnd.setOperand(1, CI);
3868       return &TheAnd;
3869     }
3870     break;
3871   }
3872   case Instruction::LShr:
3873   {
3874     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3875     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3876     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3877     //
3878     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3879     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3880     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3881     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3882
3883     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3884     // Masking out bits that the shift already masks.
3885       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3886     } else if (CI != AndRHS) {
3887       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3888       return &TheAnd;
3889     }
3890     break;
3891   }
3892   case Instruction::AShr:
3893     // Signed shr.
3894     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3895     // with an and.
3896     if (Op->hasOneUse()) {
3897       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3898       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3899       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3900       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3901       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3902         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3903         // Make the argument unsigned.
3904         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3905         ShVal = InsertNewInstBefore(
3906             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3907                                    Op->getName()), TheAnd);
3908         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3909       }
3910     }
3911     break;
3912   }
3913   return 0;
3914 }
3915
3916
3917 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3918 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3919 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3920 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3921 /// insert new instructions.
3922 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3923                                            bool isSigned, bool Inside, 
3924                                            Instruction &IB) {
3925   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3926             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3927          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3928     
3929   if (Inside) {
3930     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3931       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3932
3933     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3934     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3935       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3936         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3937       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3938     }
3939
3940     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3941     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3942     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3943     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3944     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3945     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3946   }
3947
3948   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3949     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3950
3951   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3952   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3953   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3954     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3955         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3956     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3957   }
3958
3959   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3960   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3961   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3962   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3963   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3964   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3965   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3966 }
3967
3968 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3969 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3970 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3971 // not, since all 1s are not contiguous.
3972 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3973   const APInt& V = Val->getValue();
3974   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3975   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3976
3977   // look for the first zero bit after the run of ones
3978   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3979   // look for the first non-zero bit
3980   ME = V.getActiveBits(); 
3981   return true;
3982 }
3983
3984 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3985 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3986 /// the following xforms:
3987 /// 
3988 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3989 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3990 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3991 ///
3992 /// return (A +/- B).
3993 ///
3994 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3995                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3996                                         Instruction &I) {
3997   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3998   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3999       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
4000
4001   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4002
4003   switch (LHSI->getOpcode()) {
4004   default: return 0;
4005   case Instruction::And:
4006     if (And(N, Mask) == Mask) {
4007       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
4008       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4009            Mask->getValue().countPopulation()) == 
4010           Mask->getValue().getBitWidth())
4011         break;
4012
4013       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
4014       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
4015       // is all N is, ignore it.
4016       uint32_t MB = 0, ME = 0;
4017       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
4018         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
4019         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
4020         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
4021           break;
4022       }
4023     }
4024     return 0;
4025   case Instruction::Or:
4026   case Instruction::Xor:
4027     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
4028     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4029          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
4030         && And(N, Mask)->isZero())
4031       break;
4032     return 0;
4033   }
4034   
4035   Instruction *New;
4036   if (isSub)
4037     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4038   else
4039     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4040   return InsertNewInstBefore(New, I);
4041 }
4042
4043 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4044   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4045   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4046
4047   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
4048     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4049
4050   // and X, X = X
4051   if (Op0 == Op1)
4052     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4053
4054   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4055   // purpose is to compute bits we don't care about.
4056   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4057     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4058     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4059     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4060                              KnownZero, KnownOne))
4061       return &I;
4062   } else {
4063     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4064       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
4065         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
4066     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4067       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
4068     }
4069   }
4070   
4071   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4072     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4073     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4074
4075     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4076     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
4077       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
4078       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4079       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4080       switch (Op0I->getOpcode()) {
4081       case Instruction::Xor:
4082       case Instruction::Or:
4083         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4084         if (Op0I->hasOneUse()) {
4085           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4086             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4087             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4088                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
4089             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
4090             return BinaryOperator::Create(
4091                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4092           }
4093           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4094               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4095             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4096             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4097                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
4098             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
4099             return BinaryOperator::Create(
4100                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4101           }
4102         }
4103
4104         break;
4105       case Instruction::Add:
4106         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4107         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4108         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4109         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4110           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4111         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4112           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4113         break;
4114
4115       case Instruction::Sub:
4116         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4117         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4118         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4119         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4120           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4121         break;
4122       }
4123
4124       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4125         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4126           return Res;
4127     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4128       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4129       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4130       // frequently occurs for bitfield accesses.
4131       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4132         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4133             CastOp->getNumOperands() == 2)
4134           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
4135             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4136               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4137               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4138               // This will fold the two constants together, which may allow 
4139               // other simplifications.
4140               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
4141                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4142                 CastOp->getName()+".shrunk");
4143               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
4144               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4145               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4146               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4147               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4148             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4149               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4150               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4151               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4152               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
4153                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4154             }
4155           }
4156       }
4157     }
4158
4159     // Try to fold constant and into select arguments.
4160     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4161       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4162         return R;
4163     if (isa<PHINode>(Op0))
4164       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4165         return NV;
4166   }
4167
4168   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
4169   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
4170
4171   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
4172     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4173
4174   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4175   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4176     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4177                                                I.getName()+".demorgan");
4178     InsertNewInstBefore(Or, I);
4179     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4180   }
4181   
4182   {
4183     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4184     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4185       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4186         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4187     
4188       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4189       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4190         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4191           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4192       }
4193     }
4194     
4195     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4196       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4197         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4198
4199       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4200       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4201         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4202           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4203       }
4204     }
4205     
4206     if (Op0->hasOneUse() &&
4207         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4208       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4209         I.swapOperands();     // Simplify below
4210         std::swap(Op0, Op1);
4211       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4212         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4213         I.swapOperands();     // Simplify below
4214         std::swap(Op0, Op1);
4215       }
4216     }
4217     if (Op1->hasOneUse() &&
4218         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4219       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4220         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4221         std::swap(A, B);
4222       }
4223       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4224         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
4225         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4226         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4227       }
4228     }
4229   }
4230   
4231   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4232     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4233     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4234       return R;
4235
4236     Value *LHSVal, *RHSVal;
4237     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4238     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4239     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4240       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4241         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
4242             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
4243             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4244             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4245             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4246             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4247             
4248             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
4249             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
4250              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
4251                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
4252           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4253           ICmpInst::Predicate GT;
4254           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4255               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4256                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4257             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
4258           else
4259             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
4260           
4261           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
4262           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4263           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
4264             std::swap(LHS, RHS);
4265             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4266             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4267           }
4268
4269           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4270           // comparing a value against two constants and and'ing the result
4271           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4272           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4273           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4274           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4275           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4276
4277           switch (LHSCC) {
4278           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4279           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4280             switch (RHSCC) {
4281             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4282             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4283             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4284             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4285               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4286             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4287             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4288             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4289               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4290             }
4291           case ICmpInst::ICMP_NE:
4292             switch (RHSCC) {
4293             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4294             case ICmpInst::ICMP_ULT:
4295               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4296                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
4297               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4298             case ICmpInst::ICMP_SLT:
4299               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4300                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
4301               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4302             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4303             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4304             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4305               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4306             case ICmpInst::ICMP_NE:
4307               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4308                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4309                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4310                                                       LHSVal->getName()+".off");
4311                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4312                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4313                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4314               }
4315               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4316             }
4317             break;
4318           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4319             switch (RHSCC) {
4320             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4321             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4322             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4323               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4324             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4325               break;
4326             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4327             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4328               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4329             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4330               break;
4331             }
4332             break;
4333           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4334             switch (RHSCC) {
4335             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4336             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4337             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4338               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4339             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4340               break;
4341             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4342             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4343               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4344             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4345               break;
4346             }
4347             break;
4348           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4349             switch (RHSCC) {
4350             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4351             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
4352               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4353             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4354               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4355             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4356               break;
4357             case ICmpInst::ICMP_NE:
4358               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4359                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4360               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4361             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
4362               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
4363                                      true, I);
4364             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4365               break;
4366             }
4367             break;
4368           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4369             switch (RHSCC) {
4370             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4371             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4372             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4373               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4374             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4375               break;
4376             case ICmpInst::ICMP_NE:
4377               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4378                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4379               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4380             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
4381               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
4382                                      true, I);
4383             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4384               break;
4385             }
4386             break;
4387           }
4388         }
4389   }
4390
4391   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4392   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4393     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4394       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4395         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4396         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4397             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4398             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4399                               I.getType(), TD) &&
4400             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4401                               I.getType(), TD)) {
4402           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4403                                                          Op1C->getOperand(0),
4404                                                          I.getName());
4405           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4406           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4407         }
4408       }
4409     
4410   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4411   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4412     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4413       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4414           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4415           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4416         Instruction *NewOp =
4417           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4418                                                         SI1->getOperand(0),
4419                                                         SI0->getName()), I);
4420         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4421                                       SI1->getOperand(1));
4422       }
4423   }
4424
4425   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4426   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4427     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4428       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4429           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
4430         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4431           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4432             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4433             // false.
4434             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4435               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4436             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4437                                 RHS->getOperand(0));
4438           }
4439     }
4440   }
4441       
4442   return Changed ? &I : 0;
4443 }
4444
4445 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
4446 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
4447 /// yet, fill it in and return false.
4448 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4449   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4450   if (I == 0) return true;
4451
4452   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
4453   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
4454     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
4455            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
4456   
4457   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4458   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
4459   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
4460   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4461     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
4462     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
4463         8*(ByteValues.size()-1))
4464       return true;
4465     
4466     unsigned DestNo;
4467     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4468       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
4469       DestNo = ByteValues.size()-1;
4470     } else {
4471       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
4472       DestNo = 0;
4473     }
4474     
4475     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4476     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4477     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
4478       return true;
4479     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
4480     return false;
4481   }
4482   
4483   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
4484   // don't have this.
4485   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
4486   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
4487   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
4488       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
4489     return true;
4490   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
4491
4492   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
4493   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
4494       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
4495     return true;
4496   
4497   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
4498   unsigned DestByte;
4499   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
4500     return true;
4501   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
4502   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
4503     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
4504       break;
4505   // Unknown mask for bswap.
4506   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
4507   
4508   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
4509   unsigned SrcByte;
4510   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
4511     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
4512   else
4513     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
4514   
4515   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
4516   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
4517     return true;
4518   
4519   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4520   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4521   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
4522     return true;
4523   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
4524   return false;
4525 }
4526
4527 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4528 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4529 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4530   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4531   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
4532     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4533   
4534   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4535   /// defines each byte.
4536   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4537   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4538     
4539   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4540   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
4541       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
4542     return 0;
4543   
4544   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4545   Value *V = ByteValues[0];
4546   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4547   
4548   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4549   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4550     if (ByteValues[i] != V)
4551       return 0;
4552   const Type *Tys[] = { ITy };
4553   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4554   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4555   return CallInst::Create(F, V);
4556 }
4557
4558
4559 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4560   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4561   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4562
4563   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4564     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4565
4566   // or X, X = X
4567   if (Op0 == Op1)
4568     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4569
4570   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4571   // purpose is to compute bits we don't care about.
4572   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4573     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4574     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4575     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4576                              KnownZero, KnownOne))
4577       return &I;
4578   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4579     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4580   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4581     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4582       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4583   }
4584     
4585
4586   
4587   // or X, -1 == -1
4588   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4589     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4590     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4591     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4592       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4593       InsertNewInstBefore(Or, I);
4594       Or->takeName(Op0);
4595       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4596                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4597     }
4598
4599     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4600     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4601       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4602       InsertNewInstBefore(Or, I);
4603       Or->takeName(Op0);
4604       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4605                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4606     }
4607
4608     // Try to fold constant and into select arguments.
4609     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4610       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4611         return R;
4612     if (isa<PHINode>(Op0))
4613       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4614         return NV;
4615   }
4616
4617   Value *A = 0, *B = 0;
4618   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4619
4620   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4621     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4622       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4623   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4624     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4625       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4626
4627   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4628   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4629   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4630       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4631       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4632        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4633     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4634       return BSwap;
4635   }
4636   
4637   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4638   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4639       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4640     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4641     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4642     NOr->takeName(Op0);
4643     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4644   }
4645
4646   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4647   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4648       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4649     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4650     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4651     NOr->takeName(Op0);
4652     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4653   }
4654
4655   // (A & C)|(B & D)
4656   Value *C = 0, *D = 0;
4657   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4658       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4659     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4660     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4661     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4662     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4663       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4664       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4665       // replace with V+N.
4666       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4667         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4668             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4669           // Add commutes, try both ways.
4670           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4671             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4672           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4673             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4674         }
4675         // Or commutes, try both ways.
4676         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4677             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4678           // Add commutes, try both ways.
4679           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4680             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4681           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4682             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4683         }
4684       }
4685       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4686     }
4687     
4688     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4689     // terms for V1 & (V2|V3).
4690     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4691       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4692         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4693       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4694         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4695       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4696         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4697       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4698         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4699       
4700       if (V1) {
4701         Value *Or =
4702           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4703         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4704       }
4705     }
4706   }
4707   
4708   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4709   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4710     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4711       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4712           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4713           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4714         Instruction *NewOp =
4715         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4716                                                      SI1->getOperand(0),
4717                                                      SI0->getName()), I);
4718         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4719                                       SI1->getOperand(1));
4720       }
4721   }
4722
4723   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4724     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4725       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4726   } else {
4727     A = 0;
4728   }
4729   // Note, A is still live here!
4730   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4731     if (Op0 == B)
4732       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4733
4734     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4735     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4736       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4737                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4738       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4739     }
4740   }
4741
4742   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4743   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4744     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4745       return R;
4746
4747     Value *LHSVal, *RHSVal;
4748     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4749     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4750     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4751       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4752         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4753             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4754             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4755             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4756             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4757             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4758             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4759             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4760           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4761           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4762           bool NeedsSwap;
4763           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4764             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4765           else
4766             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4767             
4768           if (NeedsSwap) {
4769             std::swap(LHS, RHS);
4770             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4771             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4772           }
4773
4774           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4775           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4776           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4777           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4778           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4779           // equal.
4780           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4781
4782           switch (LHSCC) {
4783           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4784           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4785             switch (RHSCC) {
4786             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4787             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4788               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4789                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4790                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4791                                                       LHSVal->getName()+".off");
4792                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4793                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4794                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4795               }
4796               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4797             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4798             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4799               break;
4800             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4801             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4802             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4803               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4804             }
4805             break;
4806           case ICmpInst::ICMP_NE:
4807             switch (RHSCC) {
4808             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4809             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4810             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4811             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4812               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4813             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4814             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4815             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4816               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4817             }
4818             break;
4819           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4820             switch (RHSCC) {
4821             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4822             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4823               break;
4824             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4825               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4826               // this can cause overflow.
4827               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4828                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4829               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4830                                      false, I);
4831             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4832               break;
4833             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4834             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4835               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4836             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4837               break;
4838             }
4839             break;
4840           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4841             switch (RHSCC) {
4842             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4843             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4844               break;
4845             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4846               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4847               // this can cause overflow.
4848               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4849                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4850               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4851                                      false, I);
4852             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4853               break;
4854             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4855             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4856               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4857             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4858               break;
4859             }
4860             break;
4861           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4862             switch (RHSCC) {
4863             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4864             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4865             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4866               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4867             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4868               break;
4869             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4870             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4871               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4872             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4873               break;
4874             }
4875             break;
4876           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4877             switch (RHSCC) {
4878             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4879             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4880             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4881               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4882             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4883               break;
4884             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4885             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4886               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4887             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4888               break;
4889             }
4890             break;
4891           }
4892         }
4893   }
4894     
4895   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4896   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4897     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4898       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4899         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4900             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4901           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4902           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4903               // Only do this if the casts both really cause code to be
4904               // generated.
4905               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4906                                 I.getType(), TD) &&
4907               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4908                                 I.getType(), TD)) {
4909             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4910                                                           Op1C->getOperand(0),
4911                                                           I.getName());
4912             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4913             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4914           }
4915         }
4916       }
4917   }
4918   
4919     
4920   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4921   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4922     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4923       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4924           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4925           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4926         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4927           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4928             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4929             // true.
4930             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4931               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4932             
4933             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4934             // rest.
4935             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4936                                 RHS->getOperand(0));
4937           }
4938     }
4939   }
4940
4941   return Changed ? &I : 0;
4942 }
4943
4944 namespace {
4945
4946 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4947 struct XorSelf {
4948   Value *RHS;
4949   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4950   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4951   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4952     return &Xor;
4953   }
4954 };
4955
4956 }
4957
4958 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4959   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4960   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4961
4962   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4963     if (isa<UndefValue>(Op0))
4964       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4965       // idiom (misuse).
4966       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4967     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4968   }
4969
4970   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4971   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4972     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4973     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4974   }
4975   
4976   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4977   // purpose is to compute bits we don't care about.
4978   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4979     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4980     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4981     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4982                              KnownZero, KnownOne))
4983       return &I;
4984   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4985     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4986   }
4987
4988   // Is this a ~ operation?
4989   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4990     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4991     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4992     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4993       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4994           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4995         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4996         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4997           Instruction *NotY =
4998             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4999                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
5000           InsertNewInstBefore(NotY, I);
5001           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5002             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
5003           else
5004             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
5005         }
5006       }
5007     }
5008   }
5009   
5010   
5011   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5012     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
5013     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
5014       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
5015         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
5016                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
5017
5018       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5019         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5020                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5021     }
5022
5023     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5024       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5025       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5026         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5027           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5028           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5029                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5030           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5031         }
5032           
5033       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5034         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5035           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5036           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5037             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5038             return BinaryOperator::CreateSub(
5039                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5040                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5041                                           Op0I->getOperand(0));
5042           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5043             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5044             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5045             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5046
5047           }
5048         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5049           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5050           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5051             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5052             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5053             // NewRHS.
5054             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
5055             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5056                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5057             AddToWorkList(Op0I);
5058             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5059             I.setOperand(1, NewRHS);
5060             return &I;
5061           }
5062         }
5063       }
5064     }
5065
5066     // Try to fold constant and into select arguments.
5067     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5068       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5069         return R;
5070     if (isa<PHINode>(Op0))
5071       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5072         return NV;
5073   }
5074
5075   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5076     if (X == Op1)
5077       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5078
5079   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5080     if (X == Op0)
5081       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5082
5083   
5084   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5085   if (Op1I) {
5086     Value *A, *B;
5087     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5088       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5089         Op1I->swapOperands();
5090         I.swapOperands();
5091         std::swap(Op0, Op1);
5092       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5093         I.swapOperands();     // Simplified below.
5094         std::swap(Op0, Op1);
5095       }
5096     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5097       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
5098         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5099       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
5100         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5101     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
5102       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5103         Op1I->swapOperands();
5104         std::swap(A, B);
5105       }
5106       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5107         I.swapOperands();     // Simplified below.
5108         std::swap(Op0, Op1);
5109       }
5110     }
5111   }
5112   
5113   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5114   if (Op0I) {
5115     Value *A, *B;
5116     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
5117       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5118         std::swap(A, B);
5119       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
5120         Instruction *NotB =
5121           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
5122         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
5123       }
5124     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5125       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
5126         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5127       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
5128         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5129     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5130       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5131         std::swap(A, B);
5132       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5133           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5134         Instruction *N =
5135           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5136         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5137       }
5138     }
5139   }
5140   
5141   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5142   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5143       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5144       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5145       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5146     Instruction *NewOp =
5147       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5148                                                     Op1I->getOperand(0),
5149                                                     Op0I->getName()), I);
5150     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5151                                   Op1I->getOperand(1));
5152   }
5153     
5154   if (Op0I && Op1I) {
5155     Value *A, *B, *C, *D;
5156     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5157     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5158         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5159       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5160         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5161     }
5162     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5163     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5164         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5165       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5166         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5167     }
5168     
5169     // (A & B)^(C & D)
5170     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5171         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5172         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5173       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5174       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5175       if (A == C)
5176         X = A, Y = B, Z = D;
5177       else if (A == D)
5178         X = A, Y = B, Z = C;
5179       else if (B == C)
5180         X = B, Y = A, Z = D;
5181       else if (B == D)
5182         X = B, Y = A, Z = C;
5183       
5184       if (X) {
5185         Instruction *NewOp =
5186         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5187         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5188       }
5189     }
5190   }
5191     
5192   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5193   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5194     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5195       return R;
5196
5197   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5198   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5199     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5200       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5201         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5202         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5203             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5204             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5205                               I.getType(), TD) &&
5206             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5207                               I.getType(), TD)) {
5208           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5209                                                          Op1C->getOperand(0),
5210                                                          I.getName());
5211           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5212           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5213         }
5214       }
5215   }
5216   return Changed ? &I : 0;
5217 }
5218
5219 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5220 /// overflowed for this type.
5221 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5222                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5223   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5224
5225   if (IsSigned)
5226     if (In2->getValue().isNegative())
5227       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5228     else
5229       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5230   else
5231     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5232 }
5233
5234 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5235 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5236 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5237 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5238   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5239   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5240   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5241   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5242
5243   // Build a mask for high order bits.
5244   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5245   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5246
5247   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
5248     Value *Op = GEP->getOperand(i);
5249     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5250     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5251       if (OpC->isZero()) continue;
5252       
5253       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5254       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5255         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5256         
5257         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5258           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5259         else
5260           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5261                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5262                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5263                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5264         continue;
5265       }
5266       
5267       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5268       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5269       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5270       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5271         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5272       else {
5273         // Emit an add instruction.
5274         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5275            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5276                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5277       }
5278       continue;
5279     }
5280     // Convert to correct type.
5281     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5282       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5283         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5284       else
5285         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5286                                                  Op->getName()+".c"), I);
5287     }
5288     if (Size != 1) {
5289       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5290       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5291         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5292       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5293         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5294                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5295     }
5296
5297     // Emit an add instruction.
5298     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5299       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5300                                     cast<Constant>(Result));
5301     else
5302       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5303                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5304   }
5305   return Result;
5306 }
5307
5308
5309 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5310 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5311 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5312 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5313 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5314 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5315 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5316 ///
5317 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5318 /// 
5319 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5320                                           InstCombiner &IC) {
5321   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5322   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5323
5324   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5325   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5326   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5327   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5328   // because the expression will cross zero at the same point.
5329   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5330   int64_t Offset = 0;
5331   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5332     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5333       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5334       if (CI->isZero()) continue;
5335
5336       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5337       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5338         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5339       } else {
5340         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5341         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5342       }
5343     } else {
5344       // Found our variable index.
5345       break;
5346     }
5347   }
5348   
5349   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5350   // evaluate it the general way.
5351   if (i == e) return 0;
5352   
5353   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5354   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5355   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5356   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5357   
5358   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5359   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5360     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5361     if (!CI) return 0;
5362    
5363     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5364     if (CI->isZero()) continue;
5365     
5366     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5367     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5368       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5369     } else {
5370       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5371       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5372     }
5373   }
5374   
5375   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5376   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5377   // the index.
5378   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5379   if (Offset == 0) {
5380     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5381     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5382     // computation crosses zero.
5383     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5384       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5385                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5386     return VariableIdx;
5387   }
5388   
5389   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5390   // the pointer size, so get it.
5391   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5392   
5393   Offset &= PtrSizeMask;
5394   VariableScale &= PtrSizeMask;
5395
5396   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5397   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5398   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5399   // multiple of the variable scale.
5400   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5401   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5402     return 0;
5403
5404   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5405   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5406   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5407     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5408                                               true /*SExt*/, 
5409                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5410   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5411   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5412 }
5413
5414
5415 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5416 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5417 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5418                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5419                                        Instruction &I) {
5420   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5421
5422   // Look through bitcasts.
5423   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5424     RHS = BCI->getOperand(0);
5425
5426   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5427   if (PtrBase == RHS) {
5428     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5429     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5430     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5431     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5432     
5433     // If not, synthesize the offset the hard way.
5434     if (Offset == 0)
5435       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5436     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5437                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5438   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5439     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5440     // compare the base pointer.
5441     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5442       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5443       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5444                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5445       if (IndicesTheSame)
5446         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5447           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5448             IndicesTheSame = false;
5449             break;
5450           }
5451
5452       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5453       if (IndicesTheSame)
5454         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5455                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5456
5457       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5458       // different, bail out.
5459       return 0;
5460     }
5461
5462     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5463     bool AllZeros = true;
5464     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5465       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5466           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5467         AllZeros = false;
5468         break;
5469       }
5470     if (AllZeros)
5471       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5472                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5473
5474     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5475     AllZeros = true;
5476     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5477       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5478           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5479         AllZeros = false;
5480         break;
5481       }
5482     if (AllZeros)
5483       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5484
5485     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5486       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5487       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5488       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5489       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5490         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5491           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5492                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5493             // Irreconcilable differences.
5494             NumDifferences = 2;
5495             break;
5496           } else {
5497             if (NumDifferences++) break;
5498             DiffOperand = i;
5499           }
5500         }
5501
5502       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5503         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5504                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5505                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5506
5507       else if (NumDifferences == 1) {
5508         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5509         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5510         // Make sure we do a signed comparison here.
5511         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5512       }
5513     }
5514
5515     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5516     // the result to fold to a constant!
5517     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5518         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5519       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5520       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5521       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5522       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5523     }
5524   }
5525   return 0;
5526 }
5527
5528 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5529 ///
5530 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5531                                                 Instruction *LHSI,
5532                                                 Constant *RHSC) {
5533   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5534   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5535   
5536   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5537   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5538   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5539   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5540   
5541   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5542   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5543   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5544   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5545   
5546   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5547   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
5548     ++InputSize;
5549   
5550   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5551   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5552     return 0;
5553   
5554   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5555   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5556   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5557   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5558   
5559   ICmpInst::Predicate Pred;
5560   switch (I.getPredicate()) {
5561   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5562   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5563   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
5564   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5565   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
5566   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5567   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
5568   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5569   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
5570   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5571   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
5572   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5573   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
5574   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5575     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5576   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5577     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5578   }
5579   
5580   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5581   
5582   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5583   
5584   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5585   // comparing an i8 to 300.0.
5586   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5587   
5588   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5589   // and large values. 
5590   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5591   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5592                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5593   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5594     if (ICmpInst::ICMP_NE || ICmpInst::ICMP_SLT || Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5595       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5596     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5597   }
5598   
5599   // See if the RHS value is < SignedMin.
5600   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5601   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5602                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
5603   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5604     if (ICmpInst::ICMP_NE || ICmpInst::ICMP_SGT || Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5605       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5606     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5607   }
5608
5609   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
5610   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
5611   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
5612   // for zero, because -0.0 is not fractional.
5613   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5614   if (!RHS.isZero() &&
5615       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5616     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5617     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5618     // zero at this point.
5619     switch (Pred) {
5620     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5621     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5622       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5623     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5624       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5625     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5626       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5627       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5628       if (RHS.isNegative())
5629         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5630       break;
5631     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5632       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5633       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5634       if (!RHS.isNegative())
5635         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5636       break;
5637     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5638       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5639       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5640       if (RHS.isNegative())
5641         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5642       break;
5643     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5644       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5645       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5646       if (!RHS.isNegative())
5647         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5648       break;
5649     }
5650   }
5651
5652   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5653   // comparison.
5654   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5655 }
5656
5657 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5658   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5659   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5660
5661   // Fold trivial predicates.
5662   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5663     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5664   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5665     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5666   
5667   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5668   if (Op0 == Op1) {
5669     switch (I.getPredicate()) {
5670     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5671     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5672     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5673     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5674       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5675     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5676     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5677     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5678       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5679       
5680     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5681     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5682     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5683     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5684       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5685       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5686       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5687       return &I;
5688       
5689     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5690     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5691     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5692     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5693       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5694       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5695       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5696       return &I;
5697     }
5698   }
5699     
5700   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5701     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5702
5703   // Handle fcmp with constant RHS
5704   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5705     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5706     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5707       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5708         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5709           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5710         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5711                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5712         // True if unordered.
5713         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5714       }
5715     }
5716     
5717     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5718       switch (LHSI->getOpcode()) {
5719       case Instruction::PHI:
5720         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5721           return NV;
5722         break;
5723       case Instruction::SIToFP:
5724       case Instruction::UIToFP:
5725         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5726           return NV;
5727         break;
5728       case Instruction::Select:
5729         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5730         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5731         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5732         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5733         if (LHSI->hasOneUse()) {
5734           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5735             // Fold the known value into the constant operand.
5736             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5737             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5738             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5739                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5740                                                       I.getName()), I);
5741           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5742             // Fold the known value into the constant operand.
5743             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5744             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5745             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5746                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5747                                                       I.getName()), I);
5748           }
5749         }
5750
5751         if (Op1)
5752           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5753         break;
5754       }
5755   }
5756
5757   return Changed ? &I : 0;
5758 }
5759
5760 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5761   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5762   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5763   const Type *Ty = Op0->getType();
5764
5765   // icmp X, X
5766   if (Op0 == Op1)
5767     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5768                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5769
5770   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5771     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5772   
5773   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5774   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5775   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5776        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5777       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5778        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5779     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5780                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5781
5782   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5783   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5784     switch (I.getPredicate()) {
5785     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5786     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5787       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5788       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5789       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5790     }
5791     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5792       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5793
5794     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5795     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5796       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5797       // FALL THROUGH
5798     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5799     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5800       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5801       InsertNewInstBefore(Not, I);
5802       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5803     }
5804     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5805     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5806       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5807       // FALL THROUGH
5808     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5809     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5810       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5811       InsertNewInstBefore(Not, I);
5812       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5813     }
5814     }
5815   }
5816
5817   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5818   // can be folded into the comparison.
5819   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5820       Value *A, *B;
5821     
5822     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5823     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5824         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5825       // (icmp cond A B) if cond is equality
5826       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5827     }
5828     
5829     switch (I.getPredicate()) {
5830     default: break;
5831     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5832       if (CI->isMinValue(false))
5833         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5834       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5835         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5836       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5837         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5838       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5839       if (CI->isMinValue(true))
5840         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5841                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5842           
5843       break;
5844
5845     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5846       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5847         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5848       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5849         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5850       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5851         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5852       break;
5853
5854     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5855       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5856         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5857       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5858         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5859       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5860         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5861         
5862       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5863       if (CI->isMaxValue(true))
5864         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5865                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5866       break;
5867
5868     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5869       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5870         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5871       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5872         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5873       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5874         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5875       break;
5876
5877     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5878       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5879         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5880       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5881         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5882       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5883         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5884       break;
5885
5886     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5887       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5888         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5889       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5890         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5891       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5892         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5893       break;
5894
5895     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5896       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5897         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5898       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5899         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5900       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5901         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5902       break;
5903
5904     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5905       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5906         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5907       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5908         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5909       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5910         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5911       break;
5912     }
5913
5914     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5915     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5916     // already been handled above, this requires little checking.
5917     //
5918     switch (I.getPredicate()) {
5919     default: break;
5920     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5921       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5922     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5923       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5924     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5925       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5926     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5927       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5928     }
5929     
5930     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5931     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5932     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5933     
5934     bool UnusedBit;
5935     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5936     
5937     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5938     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5939     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5940                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5941                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5942                              KnownZero, KnownOne, 0))
5943       return &I;
5944         
5945     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5946     // in.
5947     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5948       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5949       // EQ and NE we use unsigned values.
5950       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5951       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5952       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5953         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5954                                                Max);
5955       } else {
5956         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5957                                                  Max);
5958       }
5959       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5960       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5961       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5962         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5963           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5964         break;
5965       case ICmpInst::ICMP_NE:
5966         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5967           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5968         break;
5969       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5970         if (Max.ult(RHSVal))
5971           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5972         if (Min.uge(RHSVal))
5973           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5974         break;
5975       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5976         if (Min.ugt(RHSVal))
5977           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5978         if (Max.ule(RHSVal))
5979           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5980         break;
5981       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5982         if (Max.slt(RHSVal))
5983           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5984         if (Min.sgt(RHSVal))
5985           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5986         break;
5987       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5988         if (Min.sgt(RHSVal))
5989           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5990         if (Max.sle(RHSVal))
5991           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5992         break;
5993       }
5994     }
5995           
5996     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5997     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5998     // instruction can be folded into the icmp 
5999     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6000       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
6001         return Res;
6002   }
6003
6004   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
6005   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6006     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6007       switch (LHSI->getOpcode()) {
6008       case Instruction::GetElementPtr:
6009         if (RHSC->isNullValue()) {
6010           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6011           bool isAllZeros = true;
6012           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6013             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6014                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6015               isAllZeros = false;
6016               break;
6017             }
6018           if (isAllZeros)
6019             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6020                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6021         }
6022         break;
6023
6024       case Instruction::PHI:
6025         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6026           return NV;
6027         break;
6028       case Instruction::Select: {
6029         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6030         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6031         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6032         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6033         if (LHSI->hasOneUse()) {
6034           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6035             // Fold the known value into the constant operand.
6036             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6037             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6038             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6039                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
6040                                                    I.getName()), I);
6041           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6042             // Fold the known value into the constant operand.
6043             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6044             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6045             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6046                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
6047                                                    I.getName()), I);
6048           }
6049         }
6050
6051         if (Op1)
6052           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6053         break;
6054       }
6055       case Instruction::Malloc:
6056         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6057         // can assume it is successful and remove the malloc.
6058         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6059           AddToWorkList(LHSI);
6060           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6061                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6062         }
6063         break;
6064       }
6065   }
6066
6067   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6068   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6069     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6070       return NI;
6071   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6072     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6073                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6074       return NI;
6075
6076   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6077   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6078   // now.
6079   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6080     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6081         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6082       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6083       // operand, where it can often be eliminated completely.
6084       Op0 = CI->getOperand(0);
6085
6086       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6087       // so eliminate it as well.
6088       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6089         Op1 = CI2->getOperand(0);
6090
6091       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6092       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6093         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6094           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6095         } else {
6096           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6097           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6098         }
6099       }
6100       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6101     }
6102   }
6103   
6104   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6105     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6106     // This comes up when you have code like
6107     //   int X = A < B;
6108     //   if (X) ...
6109     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6110     // with a constant or another cast from the same type.
6111     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6112       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6113         return R;
6114   }
6115   
6116   // ~x < ~y --> y < x
6117   { Value *A, *B;
6118     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6119         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6120       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6121   }
6122   
6123   if (I.isEquality()) {
6124     Value *A, *B, *C, *D;
6125     
6126     // -x == -y --> x == y
6127     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6128         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6129       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6130     
6131     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6132       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6133         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6134         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6135                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6136       }
6137
6138       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6139         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6140         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6141           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6142             if (Op1->hasOneUse()) {
6143               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6144               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6145               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6146                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6147             }
6148         
6149         // A^B == A^D -> B == D
6150         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6151         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6152         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6153         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6154       }
6155     }
6156     
6157     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6158         (A == Op0 || B == Op0)) {
6159       // A == (A^B)  ->  B == 0
6160       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6161       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6162                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6163     }
6164     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6165       // (A-B) == A  ->  B == 0
6166       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6167                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6168     }
6169     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6170       // A == (A-B)  ->  B == 0
6171       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6172                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6173     }
6174     
6175     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6176     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6177         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6178         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6179       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6180       
6181       if (A == C) {
6182         X = B; Y = D; Z = A;
6183       } else if (A == D) {
6184         X = B; Y = C; Z = A;
6185       } else if (B == C) {
6186         X = A; Y = D; Z = B;
6187       } else if (B == D) {
6188         X = A; Y = C; Z = B;
6189       }
6190       
6191       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6192         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6193         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6194         I.setOperand(0, Op1);
6195         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6196         return &I;
6197       }
6198     }
6199   }
6200   return Changed ? &I : 0;
6201 }
6202
6203
6204 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6205 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6206 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6207                                           ConstantInt *DivRHS) {
6208   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6209   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6210   
6211   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6212   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6213   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6214   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6215   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6216   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6217   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6218   // if it finds it. 
6219   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6220   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6221     return 0;
6222   if (DivRHS->isZero())
6223     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6224
6225   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6226   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6227   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6228   // instead of computing a divide. 
6229   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6230
6231   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6232   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6233   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6234   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6235                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6236
6237   // Get the ICmp opcode
6238   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6239
6240   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6241   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6242   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6243   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6244   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6245   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6246   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6247   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6248   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6249   
6250   
6251   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6252     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6253     LoBound = Prod;
6254     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6255     if (!HiOverflow)
6256       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6257   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6258     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6259       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6260       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6261       HiBound = DivRHS;
6262     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6263       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6264       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6265       if (!HiOverflow)
6266         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6267     } else {                       // (X / pos) op neg
6268       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6269       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
6270       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
6271                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
6272       HiBound = AddOne(Prod);
6273       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6274     }
6275   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6276     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6277       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6278       LoBound = AddOne(DivRHS);
6279       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6280       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6281         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6282         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6283       }
6284     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6285       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6286       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6287       if (!LoOverflow)
6288         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
6289       HiBound = AddOne(Prod);
6290     } else {                       // (X / neg) op neg
6291       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6292       LoBound = Prod;
6293       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
6294       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
6295     }
6296     
6297     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6298     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6299   }
6300
6301   Value *X = DivI->getOperand(0);
6302   switch (Pred) {
6303   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6304   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6305     if (LoOverflow && HiOverflow)
6306       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6307     else if (HiOverflow)
6308       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6309                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6310     else if (LoOverflow)
6311       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6312                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6313     else
6314       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6315   case ICmpInst::ICMP_NE:
6316     if (LoOverflow && HiOverflow)
6317       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6318     else if (HiOverflow)
6319       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6320                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6321     else if (LoOverflow)
6322       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6323                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6324     else
6325       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6326   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6327   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6328     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6329       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6330     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6331       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6332     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6333   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6334   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6335     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6336       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6337     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6338       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6339     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6340       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6341     else
6342       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6343   }
6344 }
6345
6346
6347 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6348 ///
6349 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6350                                                           Instruction *LHSI,
6351                                                           ConstantInt *RHS) {
6352   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6353   
6354   switch (LHSI->getOpcode()) {
6355   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6356     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6357       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6358       // fold the xor.
6359       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6360           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6361         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6362         
6363         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6364         // the operation, just stop using the Xor.
6365         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6366           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6367           AddToWorkList(LHSI);
6368           return &ICI;
6369         }
6370         
6371         // Was the old condition true if the operand is positive?
6372         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6373         
6374         // If so, the new one isn't.
6375         isTrueIfPositive ^= true;
6376         
6377         if (isTrueIfPositive)
6378           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6379         else
6380           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6381       }
6382     }
6383     break;
6384   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6385     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6386         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6387       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6388       
6389       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6390       // and/compare to be the input width without changing the value
6391       // produced, eliminating a cast.
6392       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6393         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6394         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6395         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6396         // bit would not work.
6397         if (Cast->hasOneUse() &&
6398             (ICI.isEquality() ||
6399              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6400           uint32_t BitWidth = 
6401             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6402           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6403           NewCST.zext(BitWidth);
6404           APInt NewCI = RHSV;
6405           NewCI.zext(BitWidth);
6406           Instruction *NewAnd = 
6407             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6408                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6409           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6410           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6411                               ConstantInt::get(NewCI));
6412         }
6413       }
6414       
6415       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6416       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6417       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6418       // access.
6419       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6420       if (Shift && !Shift->isShift())
6421         Shift = 0;
6422       
6423       ConstantInt *ShAmt;
6424       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6425       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6426       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6427       
6428       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6429       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6430       // rights, as they sign-extend.
6431       if (ShAmt) {
6432         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6433         if (!CanFold) {
6434           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6435           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6436           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6437           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6438           
6439           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6440           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6441                AndCST->getValue()) == 0)
6442             CanFold = true;
6443         }
6444         
6445         if (CanFold) {
6446           Constant *NewCst;
6447           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6448             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6449           else
6450             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6451           
6452           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6453           // compared.
6454           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6455             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6456             // As a special case, check to see if this means that the
6457             // result is always true or false now.
6458             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6459               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6460             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6461               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6462           } else {
6463             ICI.setOperand(1, NewCst);
6464             Constant *NewAndCST;
6465             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6466               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6467             else
6468               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6469             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6470             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6471             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6472             AddUsesToWorkList(ICI);
6473             return &ICI;
6474           }
6475         }
6476       }
6477       
6478       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6479       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6480       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6481       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6482           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6483           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6484         // Compute C << Y.
6485         Value *NS;
6486         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6487           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6488                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6489         } else {
6490           // Insert a logical shift.
6491           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6492                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6493         }
6494         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6495         
6496         // Compute X & (C << Y).
6497         Instruction *NewAnd = 
6498           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6499         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6500         
6501         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6502         return &ICI;
6503       }
6504     }
6505     break;
6506     
6507   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6508     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6509     if (!ShAmt) break;
6510     
6511     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6512     
6513     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6514     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6515     // simplified.
6516     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6517       break;
6518     
6519     if (ICI.isEquality()) {
6520       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6521       // comparison cannot succeed.
6522       Constant *Comp =
6523         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6524       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6525         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6526         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6527         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6528       }
6529       
6530       if (LHSI->hasOneUse()) {
6531         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6532         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6533         Constant *Mask =
6534           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6535         
6536         Instruction *AndI =
6537           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6538                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6539         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6540         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6541                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6542       }
6543     }
6544     
6545     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6546     bool TrueIfSigned = false;
6547     if (LHSI->hasOneUse() &&
6548         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6549       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6550       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6551                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6552       Instruction *AndI =
6553         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6554                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6555       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6556       
6557       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6558                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6559     }
6560     break;
6561   }
6562     
6563   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6564   case Instruction::AShr: {
6565     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6566     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6567     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6568
6569     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6570     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6571     // simplified.
6572     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6573     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6574       break;
6575     
6576     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6577       
6578     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6579     // comparison cannot succeed.
6580     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6581     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6582       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6583     else
6584       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6585     
6586     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6587       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6588       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6589       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6590     }
6591     
6592     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6593     // If so, we can compare against the unshifted value:
6594     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6595     if (LHSI->hasOneUse() &&
6596         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6597                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6598       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6599                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6600     }
6601       
6602     if (LHSI->hasOneUse()) {
6603       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6604       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6605       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6606       
6607       Instruction *AndI =
6608         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6609                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6610       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6611       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6612                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6613     }
6614     break;
6615   }
6616     
6617   case Instruction::SDiv:
6618   case Instruction::UDiv:
6619     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6620     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6621     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6622     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6623     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6624     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6625     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6626       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6627                                           DivRHS))
6628         return R;
6629     break;
6630
6631   case Instruction::Add:
6632     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6633
6634     if (!ICI.isEquality()) {
6635       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6636       if (!LHSC) break;
6637       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6638
6639       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6640                             .subtract(LHSV);
6641
6642       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6643         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6644           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6645                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6646         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6647           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6648                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6649         }
6650       } else {
6651         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6652           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6653                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6654         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6655           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6656                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6657         }
6658       }
6659     }
6660     break;
6661   }
6662   
6663   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6664   if (ICI.isEquality()) {
6665     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6666     
6667     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6668     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6669     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6670       switch (BO->getOpcode()) {
6671       case Instruction::SRem:
6672         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6673         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6674           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6675           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6676             Instruction *NewRem =
6677               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6678                                          BO->getName());
6679             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6680             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6681                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6682           }
6683         }
6684         break;
6685       case Instruction::Add:
6686         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6687         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6688           if (BO->hasOneUse())
6689             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6690                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6691         } else if (RHSV == 0) {
6692           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6693           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6694           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6695           
6696           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6697             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6698           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6699             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6700           else if (BO->hasOneUse()) {
6701             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6702             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6703             Neg->takeName(BO);
6704             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6705           }
6706         }
6707         break;
6708       case Instruction::Xor:
6709         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6710         // the explicit xor.
6711         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6712           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6713                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6714         
6715         // FALLTHROUGH
6716       case Instruction::Sub:
6717         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6718         if (RHSV == 0)
6719           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6720                               BO->getOperand(1));
6721         break;
6722         
6723       case Instruction::Or:
6724         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6725         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6726         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6727           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6728           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6729             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6730                                                              isICMP_NE));
6731         }
6732         break;
6733         
6734       case Instruction::And:
6735         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6736           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6737           // comparison can never succeed!
6738           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6739             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6740                                                              isICMP_NE));
6741           
6742           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6743           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6744             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6745                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6746                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6747           
6748           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6749           if (isSignBit(BOC)) {
6750             Value *X = BO->getOperand(0);
6751             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6752             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6753               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6754             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6755           }
6756           
6757           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6758           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6759             Value *X = BO->getOperand(0);
6760             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6761             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6762               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6763             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6764           }
6765         }
6766       default: break;
6767       }
6768     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6769       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6770       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6771         AddToWorkList(II);
6772         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6773         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6774         return &ICI;
6775       }
6776     }
6777   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6778             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6779             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6780     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6781       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6782       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6783       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6784       if (SrcTy->isInteger() && 
6785           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6786         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6787         // smaller constant values.
6788         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6789           // X u< 128 => X s> -1
6790           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6791                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6792         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6793                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6794           // X u> 127 => X s< 0
6795           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6796                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6797         }
6798       }
6799     }
6800   }
6801   return 0;
6802 }
6803
6804 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6805 /// We only handle extending casts so far.
6806 ///
6807 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6808   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6809   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6810   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6811   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6812   Value *RHSCIOp;
6813
6814   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6815   // integer type is the same size as the pointer type.
6816   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6817       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6818          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6819     Value *RHSOp = 0;
6820     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6821       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6822     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6823       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6824       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6825       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6826         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6827     }
6828
6829     if (RHSOp)
6830       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6831   }
6832   
6833   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6834   // Enforce this.
6835   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6836       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6837     return 0;
6838
6839   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6840   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6841
6842   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6843     // Not an extension from the same type?
6844     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6845     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6846       return 0;
6847     
6848     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6849     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6850     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6851       return 0;
6852
6853     // Deal with equality cases early.
6854     if (ICI.isEquality())
6855       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6856
6857     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6858     // signed comparison.
6859     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6860       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6861
6862     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6863     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6864   }
6865
6866   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6867   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6868   if (!CI)
6869     return 0;
6870
6871   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6872   // reextended to DestTy.
6873   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6874   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6875
6876   // If the re-extended constant didn't change...
6877   if (Res2 == CI) {
6878     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6879     // For example, we might have:
6880     //    %A = sext short %X to uint
6881     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6882     // It is incorrect to transform this into 
6883     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6884     // because %A may have negative value. 
6885     //
6886     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6887     // OR operation is EQ/NE.
6888     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6889       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6890     else
6891       return 0;
6892   }
6893
6894   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6895   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6896
6897   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6898   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6899   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6900     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6901   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6902     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6903
6904   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6905   // should have been folded away previously and not enter in here.
6906   Value *Result;
6907   if (isSignedCmp) {
6908     // We're performing a signed comparison.
6909     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6910       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6911     else
6912       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6913   } else {
6914     // We're performing an unsigned comparison.
6915     if (isSignedExt) {
6916       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6917       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6918       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6919       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6920                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6921     } else {
6922       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6923       Result = ConstantInt::getTrue();
6924     }
6925   }
6926
6927   // Finally, return the value computed.
6928   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6929       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6930     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6931   } else {
6932     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6933             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6934            "ICmp should be folded!");
6935     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6936       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6937     else
6938       return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6939   }
6940 }
6941
6942 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6943   return commonShiftTransforms(I);
6944 }
6945
6946 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6947   return commonShiftTransforms(I);
6948 }
6949
6950 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6951   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6952     return R;
6953   
6954   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6955   
6956   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6957   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6958     if (CSI->isAllOnesValue())
6959       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6960   
6961   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6962   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6963                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6964     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6965   
6966   return 0;
6967 }
6968
6969 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6970   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6971   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6972
6973   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6974   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6975   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6976       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6977     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6978   
6979   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6980     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6981       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6982     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6983       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6984   }
6985   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6986     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6987       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6988     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6989       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6990   }
6991
6992   // Try to fold constant and into select arguments.
6993   if (isa<Constant>(Op0))
6994     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6995       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6996         return R;
6997
6998   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6999     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7000       return Res;
7001   return 0;
7002 }
7003
7004 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7005                                                BinaryOperator &I) {
7006   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7007
7008   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7009   // purpose is to compute bits we don't care about.
7010   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7011   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
7012   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
7013                            KnownZero, KnownOne))
7014     return &I;
7015   
7016   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
7017   // of a signed value.
7018   //
7019   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7020     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7021       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7022     else {
7023       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7024       return &I;
7025     }
7026   }
7027   
7028   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7029   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7030     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7031       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7032         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7033                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7034   
7035   // Try to fold constant and into select arguments.
7036   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7037     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7038       return R;
7039   if (isa<PHINode>(Op0))
7040     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7041       return NV;
7042   
7043   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7044   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7045     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7046     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7047     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7048     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7049     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7050     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7051     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7052         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7053       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7054       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7055       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7056                                                 I.getName());
7057       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7058
7059       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7060       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7061       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7062       // other xforms later if dead.
7063       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7064       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7065       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7066       
7067       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7068       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7069       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7070       // mask as appropriate.
7071       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7072         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7073       else {
7074         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7075         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7076       }
7077
7078       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7079                                                    TI->getName());
7080       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7081
7082       // Return the value truncated to the interesting size.
7083       return new TruncInst(And, I.getType());
7084     }
7085   }
7086   
7087   if (Op0->hasOneUse()) {
7088     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7089       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7090       Value *V1, *V2;
7091       ConstantInt *CC;
7092       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7093         default: break;
7094         case Instruction::Add:
7095         case Instruction::And:
7096         case Instruction::Or:
7097         case Instruction::Xor: {
7098           // These operators commute.
7099           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7100           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7101               match(Op0BO->getOperand(1),
7102                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7103             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7104                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7105                                             Op0BO->getName());
7106             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7107             Instruction *X = 
7108               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7109                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7110             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7111             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7112             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7113                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7114           }
7115           
7116           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7117           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7118           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7119               match(Op0BOOp1, 
7120                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
7121               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7122               V2 == Op1) {
7123             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7124                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7125                                                      Op0BO->getName());
7126             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7127             Instruction *XM =
7128               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7129                                         V1->getName()+".mask");
7130             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7131             
7132             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7133           }
7134         }
7135           
7136         // FALL THROUGH.
7137         case Instruction::Sub: {
7138           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7139           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7140               match(Op0BO->getOperand(0),
7141                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7142             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7143                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7144                                                      Op0BO->getName());
7145             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7146             Instruction *X =
7147               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7148                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7149             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7150             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7151             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7152                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7153           }
7154           
7155           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7156           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7157               match(Op0BO->getOperand(0),
7158                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7159                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7160               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7161                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7162             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7163                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7164                                                      Op0BO->getName());
7165             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7166             Instruction *XM =
7167               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7168                                         V1->getName()+".mask");
7169             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7170             
7171             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7172           }
7173           
7174           break;
7175         }
7176       }
7177       
7178       
7179       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7180       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7181       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7182         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7183         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7184         
7185         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7186           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7187           case Instruction::Add:
7188             isValid = isLeftShift;
7189             break;
7190           case Instruction::Or:
7191           case Instruction::Xor:
7192             highBitSet = false;
7193             break;
7194           case Instruction::And:
7195             highBitSet = true;
7196             break;
7197         }
7198         
7199         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7200         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7201         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7202         // the constant which would cause it to be modified for this
7203         // operation.
7204         //
7205         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7206           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7207         
7208         if (isValid) {
7209           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7210           
7211           Instruction *NewShift =
7212             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7213           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7214           NewShift->takeName(Op0BO);
7215           
7216           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7217                                         NewRHS);
7218         }
7219       }
7220     }
7221   }
7222   
7223   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7224   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7225   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7226     ShiftOp = 0;
7227   
7228   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7229     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7230     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7231     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7232     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7233     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7234     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7235     
7236     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7237     if (AmtSum > TypeBits)
7238       AmtSum = TypeBits;
7239     
7240     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7241     
7242     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7243     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7244       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7245                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7246     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7247                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7248       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7249       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7250     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7251                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7252       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7253       Instruction *Shift =
7254         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7255       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7256
7257       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7258       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7259     }
7260     
7261     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7262     // right.  See if the amounts are equal.
7263     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7264       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7265       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7266         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7267         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7268       }
7269       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7270       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7271         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7272         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7273       }
7274       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7275       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7276       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7277       // generators.
7278       const Type *SExtType = 0;
7279       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7280       case 1  :
7281       case 8  :
7282       case 16 :
7283       case 32 :
7284       case 64 :
7285       case 128:
7286         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7287         break;
7288       default: break;
7289       }
7290       if (SExtType) {
7291         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7292         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7293         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7294       }
7295       // Otherwise, we can't handle it yet.
7296     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7297       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7298       
7299       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7300       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7301         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7302                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7303         Instruction *Shift =
7304           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7305         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7306         
7307         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7308         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7309       }
7310       
7311       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7312       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7313         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7314         Instruction *Shift =
7315           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7316         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7317         
7318         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7319         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7320       }
7321       
7322       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7323     } else {
7324       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7325       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7326
7327       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7328       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7329         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7330                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7331         Instruction *Shift =
7332           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7333                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7334         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7335         
7336         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7337         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7338       }
7339       
7340       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7341       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7342         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7343         Instruction *Shift =
7344           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7345         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7346         
7347         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7348         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7349       }
7350       
7351       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7352     }
7353   }
7354   return 0;
7355 }
7356
7357
7358 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7359 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7360 /// X*Scale+Offset.
7361 ///
7362 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7363                                         int &Offset) {
7364   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7365   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7366     Offset = CI->getZExtValue();
7367     Scale  = 0;
7368     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7369   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7370     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7371       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7372         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7373         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7374         Offset = 0;
7375         return I->getOperand(0);
7376       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7377         // This value is scaled by 'RHS'.
7378         Scale = RHS->getZExtValue();
7379         Offset = 0;
7380         return I->getOperand(0);
7381       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7382         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7383         // where C1 is divisible by C2.
7384         unsigned SubScale;
7385         Value *SubVal = 
7386           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7387         Offset += RHS->getZExtValue();
7388         Scale = SubScale;
7389         return SubVal;
7390       }
7391     }
7392   }
7393
7394   // Otherwise, we can't look past this.
7395   Scale = 1;
7396   Offset = 0;
7397   return Val;
7398 }
7399
7400
7401 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7402 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7403 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7404                                                    AllocationInst &AI) {
7405   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7406   
7407   // Remove any uses of AI that are dead.
7408   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7409   
7410   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7411     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7412     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7413       while (UI != E && *UI == User)
7414         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7415       
7416       ++NumDeadInst;
7417       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7418       EraseInstFromFunction(*User);
7419     }
7420   }
7421   
7422   // Get the type really allocated and the type casted to.
7423   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7424   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7425   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7426
7427   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7428   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7429   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7430
7431   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7432   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7433   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7434   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7435
7436   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7437   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7438   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7439
7440   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7441   // size argument.
7442   unsigned ArraySizeScale;
7443   int ArrayOffset;
7444   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7445     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7446  
7447   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7448   // do the xform.
7449   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7450       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7451
7452   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7453   Value *Amt = 0;
7454   if (Scale == 1) {
7455     Amt = NumElements;
7456   } else {
7457     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7458     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7459     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7460       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7461     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7462     else if (Scale != 1) {
7463       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7464       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7465     }
7466   }
7467   
7468   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7469     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7470     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7471     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7472   }
7473   
7474   AllocationInst *New;
7475   if (isa<MallocInst>(AI))
7476     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7477   else
7478     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7479   InsertNewInstBefore(New, AI);
7480   New->takeName(&AI);
7481   
7482   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7483   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7484   // die soon.
7485   if (!AI.hasOneUse()) {
7486     AddUsesToWorkList(AI);
7487     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7488     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7489     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7490     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7491     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7492   }
7493   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7494 }
7495
7496 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7497 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7498 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7499 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7500 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7501 ///
7502 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7503 /// extension operation if Ty is larger.
7504 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7505                                               unsigned CastOpc,
7506                                               int &NumCastsRemoved) {
7507   // We can always evaluate constants in another type.
7508   if (isa<ConstantInt>(V))
7509     return true;
7510   
7511   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7512   if (!I) return false;
7513   
7514   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7515   
7516   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7517   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7518     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7519     // it, and this will remove a cast overall.
7520     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7521       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7522       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7523       // casts first.
7524       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
7525         ++NumCastsRemoved;
7526       return true;
7527     }
7528   }
7529
7530   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7531   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7532   if (!I->hasOneUse()) return false;
7533
7534   switch (I->getOpcode()) {
7535   case Instruction::Add:
7536   case Instruction::Sub:
7537   case Instruction::And:
7538   case Instruction::Or:
7539   case Instruction::Xor:
7540     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7541     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7542                                       NumCastsRemoved) &&
7543            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7544                                       NumCastsRemoved);
7545
7546   case Instruction::Mul:
7547     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
7548     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
7549            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7550                                       NumCastsRemoved) &&
7551            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7552                                       NumCastsRemoved);
7553
7554   case Instruction::Shl:
7555     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7556     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7557     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7558       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7559       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7560           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7561         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7562                                           NumCastsRemoved);
7563     }
7564     break;
7565   case Instruction::LShr:
7566     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7567     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7568     // already zeros.
7569     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7570       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7571       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7572       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7573           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7574             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7575           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7576         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7577                                           NumCastsRemoved);
7578       }
7579     }
7580     break;
7581   case Instruction::ZExt:
7582   case Instruction::SExt:
7583   case Instruction::Trunc:
7584     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7585     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7586     // of casts in the input.
7587     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7588       return true;
7589     
7590     break;
7591   default:
7592     // TODO: Can handle more cases here.
7593     break;
7594   }
7595   
7596   return false;
7597 }
7598
7599 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7600 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7601 /// evaluate the expression.
7602 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7603                                              bool isSigned) {
7604   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7605     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7606
7607   // Otherwise, it must be an instruction.
7608   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7609   Instruction *Res = 0;
7610   switch (I->getOpcode()) {
7611   case Instruction::Add:
7612   case Instruction::Sub:
7613   case Instruction::Mul:
7614   case Instruction::And:
7615   case Instruction::Or:
7616   case Instruction::Xor:
7617   case Instruction::AShr:
7618   case Instruction::LShr:
7619   case Instruction::Shl: {
7620     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7621     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7622     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7623                                  LHS, RHS, I->getName());
7624     break;
7625   }    
7626   case Instruction::Trunc:
7627   case Instruction::ZExt:
7628   case Instruction::SExt:
7629     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7630     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7631     // new.
7632     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7633       return I->getOperand(0);
7634     
7635     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
7636     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7637                            Ty, I->getName());
7638     break;
7639   default: 
7640     // TODO: Can handle more cases here.
7641     assert(0 && "Unreachable!");
7642     break;
7643   }
7644   
7645   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7646 }
7647
7648 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7649 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7650   Value *Src = CI.getOperand(0);
7651
7652   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7653   // eliminate it now.
7654   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7655     if (Instruction::CastOps opc = 
7656         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7657       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7658       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7659       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7660     }
7661   }
7662
7663   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7664   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7665     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7666       return NV;
7667
7668   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7669   if (isa<PHINode>(Src))
7670     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7671       return NV;
7672   
7673   return 0;
7674 }
7675
7676 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7677 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7678   Value *Src = CI.getOperand(0);
7679   
7680   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7681     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7682     // this into a cast of the original pointer!
7683     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7684       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7685       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7686       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7687       AddToWorkList(GEP);
7688       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7689       return &CI;
7690     }
7691     
7692     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7693     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7694     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7695     // non-type-safe code.
7696     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7697       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7698         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7699         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7700         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7701         
7702         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7703         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7704         const Type *GEPIdxTy =
7705           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7706         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7707           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7708           
7709           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7710           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7711           // is something like [0 x {int, int}]
7712           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7713           int64_t FirstIdx = 0;
7714           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7715             FirstIdx = Offset/TySize;
7716             Offset %= TySize;
7717           
7718             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7719             if (Offset < 0) {
7720               --FirstIdx;
7721               Offset += TySize;
7722               assert(Offset >= 0);
7723             }
7724             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7725           }
7726           
7727           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7728
7729           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7730           while (Offset) {
7731             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7732               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7733               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7734                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7735                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7736               
7737                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7738                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7739               } else {
7740                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7741                 Offset = 0;
7742                 OrigBase = 0;
7743               }
7744             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7745               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7746               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7747                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7748                 Offset %= EltSize;
7749               } else {
7750                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7751               }
7752               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7753             } else {
7754               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7755               Offset = 0;
7756               OrigBase = 0;
7757             }
7758           }
7759           if (OrigBase) {
7760             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7761             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7762             // two.
7763             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7764                                                           NewIndices.begin(),
7765                                                           NewIndices.end(), "");
7766             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7767             NGEP->takeName(GEP);
7768             
7769             if (isa<BitCastInst>(CI))
7770               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7771             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7772             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7773           }
7774         }
7775       }      
7776     }
7777   }
7778     
7779   return commonCastTransforms(CI);
7780 }
7781
7782
7783
7784 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7785 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7786 /// cases.
7787 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7788 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7789   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7790     return Result;
7791
7792   Value *Src = CI.getOperand(0);
7793   const Type *SrcTy = Src->getType();
7794   const Type *DestTy = CI.getType();
7795   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7796   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7797
7798   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7799   // purpose is to compute bits we don't care about.
7800   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7801   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7802                            KnownZero, KnownOne))
7803     return &CI;
7804
7805   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7806   // can't do anything more. 
7807   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7808   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7809     return 0;
7810
7811   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7812   int NumCastsRemoved = 0;
7813   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7814       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7815                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7816     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7817     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7818     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7819     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7820     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7821     // require that two casts have been eliminated.
7822     bool DoXForm;
7823     switch (CI.getOpcode()) {
7824     default:
7825       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7826       // get here because of the check above.
7827       assert(0 && "Unknown cast type");
7828     case Instruction::Trunc:
7829       DoXForm = true;
7830       break;
7831     case Instruction::ZExt:
7832       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7833       break;
7834     case Instruction::SExt:
7835       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7836       break;
7837     }
7838     
7839     if (DoXForm) {
7840       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7841                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7842       assert(Res->getType() == DestTy);
7843       switch (CI.getOpcode()) {
7844       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7845       case Instruction::Trunc:
7846       case Instruction::BitCast:
7847         // Just replace this cast with the result.
7848         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7849       case Instruction::ZExt: {
7850         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7851         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7852         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7853                                                             SrcBitSize));
7854         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7855       }
7856       case Instruction::SExt:
7857         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7858         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7859             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7860                              CI), DestTy);
7861       }
7862     }
7863   }
7864   
7865   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7866   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7867
7868   switch (SrcI->getOpcode()) {
7869   case Instruction::Add:
7870   case Instruction::Mul:
7871   case Instruction::And:
7872   case Instruction::Or:
7873   case Instruction::Xor:
7874     // If we are discarding information, rewrite.
7875     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7876       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7877       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7878       // only be converting signedness, which is a noop.
7879       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7880           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7881           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7882         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7883         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7884         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7885         return BinaryOperator::Create(
7886             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7887       }
7888     }
7889
7890     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7891     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7892         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7893         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7894         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7895       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7896       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7897     }
7898     break;
7899   case Instruction::SDiv:
7900   case Instruction::UDiv:
7901   case Instruction::SRem:
7902   case Instruction::URem:
7903     // If we are just changing the sign, rewrite.
7904     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7905       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7906       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7907       // only be converting signedness, which is a noop.
7908       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7909           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7910         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7911                                               Op0, DestTy, SrcI);
7912         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7913                                               Op1, DestTy, SrcI);
7914         return BinaryOperator::Create(
7915           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7916       }
7917     }
7918     break;
7919
7920   case Instruction::Shl:
7921     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7922     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7923     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7924     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7925     // in the value.
7926     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7927         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7928       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7929           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7930       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7931       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7932       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7933     }
7934     break;
7935   case Instruction::AShr:
7936     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7937     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7938     // simplifications.
7939     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7940         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7941       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7942       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7943         // Insert the new logical shift right.
7944         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7945       }
7946     }
7947     break;
7948   }
7949   return 0;
7950 }
7951
7952 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7953   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7954     return Result;
7955   
7956   Value *Src = CI.getOperand(0);
7957   const Type *Ty = CI.getType();
7958   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7959   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7960   
7961   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7962     switch (SrcI->getOpcode()) {
7963     default: break;
7964     case Instruction::LShr:
7965       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7966       // are already zeros.
7967       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7968         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7969         
7970         // Get a mask for the bits shifting in.
7971         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7972         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7973         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7974           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7975             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7976
7977           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7978           // shift.
7979           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7980           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7981                                        Ty, CI);
7982           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7983         }
7984       } else {     // This is a variable shr.
7985         
7986         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7987         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7988         // loop-invariant and CSE'd.
7989         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7990           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7991
7992           Value *V = InsertNewInstBefore(
7993               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7994                                      "tmp"), CI);
7995           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7996                                                             SrcI->getOperand(0),
7997                                                             "tmp"), CI);
7998           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7999           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
8000         }
8001       }
8002       break;
8003     }
8004   }
8005   
8006   return 0;
8007 }
8008
8009 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8010 /// in order to eliminate the icmp.
8011 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8012                                              bool DoXform) {
8013   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8014   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8015   // cast to integer to avoid the comparison.
8016   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8017     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8018       
8019     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8020     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8021     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8022         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8023       if (!DoXform) return ICI;
8024
8025       Value *In = ICI->getOperand(0);
8026       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8027                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8028       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8029                                                         In->getName()+".lobit"),
8030                                CI);
8031       if (In->getType() != CI.getType())
8032         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8033                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8034
8035       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8036         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8037         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8038                                                          In->getName()+".not"),
8039                                  CI);
8040       }
8041
8042       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8043     }
8044       
8045       
8046       
8047     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8048     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8049     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8050     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8051     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8052     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8053     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8054     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8055     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8056         // This only works for EQ and NE
8057         ICI->isEquality()) {
8058       // If Op1C some other power of two, convert:
8059       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8060       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8061       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8062       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8063         
8064       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8065       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8066         if (!DoXform) return ICI;
8067
8068         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8069         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8070           // (X&4) == 2 --> false
8071           // (X&4) != 2 --> true
8072           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8073           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8074           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8075         }
8076           
8077         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8078         Value *In = ICI->getOperand(0);
8079         if (ShiftAmt) {
8080           // Perform a logical shr by shiftamt.
8081           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8082           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8083                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8084                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8085         }
8086           
8087         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8088           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8089           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8090           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8091         }
8092           
8093         if (CI.getType() == In->getType())
8094           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8095         else
8096           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8097       }
8098     }
8099   }
8100
8101   return 0;
8102 }
8103
8104 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8105   // If one of the common conversion will work ..
8106   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8107     return Result;
8108
8109   Value *Src = CI.getOperand(0);
8110
8111   // If this is a cast of a cast
8112   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8113     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8114     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8115     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8116     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8117       // Get the sizes of the types involved
8118       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8119       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8120       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8121       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8122       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8123       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8124         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8125         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8126         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8127         Instruction *And = 
8128           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8129         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8130         if (And->getType() != CI.getType()) {
8131           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8132           InsertNewInstBefore(And, CI);
8133           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8134         }
8135         return And;
8136       }
8137     }
8138   }
8139
8140   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8141     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8142
8143   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8144   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8145     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8146     // of the (zext icmp) will be transformed.
8147     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8148     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8149     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8150         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8151          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8152       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8153       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8154       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8155     }
8156   }
8157
8158   return 0;
8159 }
8160
8161 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8162   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8163     return I;
8164   
8165   Value *Src = CI.getOperand(0);
8166   
8167   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8168   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8169   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
8170     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8171     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8172     // cast to integer to avoid the comparison.
8173     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8174       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8175       
8176       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8177       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8178       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8179           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
8180         Value *In = ICI->getOperand(0);
8181         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8182                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8183         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8184                                                         In->getName()+".lobit"),
8185                                  CI);
8186         if (In->getType() != CI.getType())
8187           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8188                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
8189         
8190         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
8191           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8192                                      In->getName()+".not"), CI);
8193         
8194         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8195       }
8196     }
8197   }
8198
8199   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8200   // eliminate the trunc/sext pair.
8201   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8202     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8203     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8204     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8205     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8206     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8207
8208     if (OpBits == DestBits) {
8209       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8210       // bits, it is already ready.
8211       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8212         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8213     } else if (OpBits < DestBits) {
8214       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8215       // bits, just sext from i32.
8216       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8217         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8218     } else {
8219       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8220       // bits, just truncate to i32.
8221       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8222         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8223     }
8224   }
8225       
8226   return 0;
8227 }
8228
8229 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8230 /// in the specified FP type without changing its value.
8231 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8232   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8233   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
8234     return ConstantFP::get(F);
8235   return 0;
8236 }
8237
8238 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8239 /// through it until we get the source value.
8240 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8241   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8242     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8243       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8244   
8245   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8246   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8247   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8248   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8249     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8250       return V;  // No constant folding of this.
8251     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8252     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8253       return V;
8254     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8255       return V;  // Won't shrink.
8256     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8257       return V;
8258     // Don't try to shrink to various long double types.
8259   }
8260   
8261   return V;
8262 }
8263
8264 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8265   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8266     return I;
8267   
8268   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8269   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8270   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8271   // many builtins (sqrt, etc).
8272   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8273   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8274     switch (OpI->getOpcode()) {
8275     default: break;
8276     case Instruction::Add:
8277     case Instruction::Sub:
8278     case Instruction::Mul:
8279     case Instruction::FDiv:
8280     case Instruction::FRem:
8281       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8282       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8283       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8284       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8285           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8286         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8287         // If the source types were both smaller than the destination type of
8288         // the cast, do this xform.
8289         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8290             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8291           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8292                                       CI.getType(), CI);
8293           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8294                                       CI.getType(), CI);
8295           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8296         }
8297       }
8298       break;  
8299     }
8300   }
8301   return 0;
8302 }
8303
8304 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8305   return commonCastTransforms(CI);
8306 }
8307
8308 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8309   // fptoui(uitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
8310   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
8311   // do this with i64->float->i64.
8312   if (UIToFPInst *SrcI = dyn_cast<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
8313     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8314         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8315                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
8316       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
8317
8318   return commonCastTransforms(FI);
8319 }
8320
8321 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8322   // fptosi(sitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
8323   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
8324   // do this with i64->float->i64.
8325   if (SIToFPInst *SrcI = dyn_cast<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
8326     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8327         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8328                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
8329       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
8330   
8331   return commonCastTransforms(FI);
8332 }
8333
8334 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8335   return commonCastTransforms(CI);
8336 }
8337
8338 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8339   return commonCastTransforms(CI);
8340 }
8341
8342 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8343   return commonPointerCastTransforms(CI);
8344 }
8345
8346 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8347   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8348     return I;
8349   
8350   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8351   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8352
8353   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8354   ConstantInt *Cst;
8355   Value *X;
8356   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8357                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8358     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8359     // is a single-index GEP.
8360     if (X->getType() == CI.getType()) {
8361       // Get the size of the pointee type.
8362       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8363
8364       // Convert the constant to intptr type.
8365       APInt Offset = Cst->getValue();
8366       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8367
8368       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8369       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8370         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8371         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8372       }
8373     }
8374     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8375     // struct etc.
8376   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8377              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8378     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8379     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8380     
8381     // Get the size of the pointee type.
8382     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8383     
8384     // Convert the constant to intptr type.
8385     APInt Offset = Cst->getValue();
8386     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8387     
8388     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8389     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8390       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8391       
8392       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8393                                                             "tmp"), CI);
8394       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8395     }
8396   }
8397   return 0;
8398 }
8399
8400 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8401   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8402   // otherwise just apply the common ones.
8403   Value *Src = CI.getOperand(0);
8404   const Type *SrcTy = Src->getType();
8405   const Type *DestTy = CI.getType();
8406
8407   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8408     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8409       return Result;
8410   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8411     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8412       return I;
8413   } else {
8414     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8415       return Result;
8416   }
8417
8418
8419   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8420   // be replaced by the operand.
8421   if (DestTy == Src->getType())
8422     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8423
8424   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8425     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8426     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8427     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8428     
8429     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8430     // required for changing types.
8431     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8432       return 0;
8433     
8434     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8435     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8436     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8437       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8438         return V;
8439     
8440     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8441     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8442     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8443     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8444     unsigned NumZeros = 0;
8445     while (SrcElTy != DstElTy && 
8446            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8447            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8448       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8449       ++NumZeros;
8450     }
8451
8452     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8453     if (SrcElTy == DstElTy) {
8454       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8455       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8456                                        ((Instruction*) NULL));
8457     }
8458   }
8459
8460   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8461     if (SVI->hasOneUse()) {
8462       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8463       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8464       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8465           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
8466                 SVI->getType()->getNumElements()) {
8467         CastInst *Tmp;
8468         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8469         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8470         // us to eliminate at least one cast.
8471         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8472              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8473             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8474              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8475           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8476                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8477           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8478                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8479           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8480           // know the vector types match #elts.
8481           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8482         }
8483       }
8484     }
8485   }
8486   return 0;
8487 }
8488
8489 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8490 ///   %C = or %A, %B
8491 ///   %D = select %cond, %C, %A
8492 /// into:
8493 ///   %C = select %cond, %B, 0
8494 ///   %D = or %A, %C
8495 ///
8496 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8497 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8498 /// equal the other incoming value of the select.
8499 ///
8500 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8501   switch (I->getOpcode()) {
8502   case Instruction::Add:
8503   case Instruction::Mul:
8504   case Instruction::And:
8505   case Instruction::Or:
8506   case Instruction::Xor:
8507     return 3;              // Can fold through either operand.
8508   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8509   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8510   case Instruction::LShr:
8511   case Instruction::AShr:
8512     return 1;
8513   default:
8514     return 0;              // Cannot fold
8515   }
8516 }
8517
8518 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8519 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8520 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8521   switch (I->getOpcode()) {
8522   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8523   case Instruction::Add:
8524   case Instruction::Sub:
8525   case Instruction::Or:
8526   case Instruction::Xor:
8527   case Instruction::Shl:
8528   case Instruction::LShr:
8529   case Instruction::AShr:
8530     return Constant::getNullValue(I->getType());
8531   case Instruction::And:
8532     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8533   case Instruction::Mul:
8534     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8535   }
8536 }
8537
8538 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8539 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8540 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8541                                           Instruction *FI) {
8542   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8543     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8544     // merge.
8545     if (TI->isCast()) {
8546       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8547         return 0;
8548     } else {
8549       return 0;  // unknown unary op.
8550     }
8551
8552     // Fold this by inserting a select from the input values.
8553     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8554                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8555     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8556     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8557                             TI->getType());
8558   }
8559
8560   // Only handle binary operators here.
8561   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8562     return 0;
8563
8564   // Figure out if the operations have any operands in common.
8565   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8566   bool MatchIsOpZero;
8567   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8568     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8569     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8570     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8571     MatchIsOpZero = true;
8572   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8573     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8574     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8575     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8576     MatchIsOpZero = false;
8577   } else if (!TI->isCommutative()) {
8578     return 0;
8579   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8580     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8581     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8582     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8583     MatchIsOpZero = true;
8584   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8585     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8586     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8587     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8588     MatchIsOpZero = true;
8589   } else {
8590     return 0;
8591   }
8592
8593   // If we reach here, they do have operations in common.
8594   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8595                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8596   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8597
8598   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8599     if (MatchIsOpZero)
8600       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8601     else
8602       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8603   }
8604   assert(0 && "Shouldn't get here");
8605   return 0;
8606 }
8607
8608 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8609   Value *CondVal = SI.getCondition();
8610   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8611   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8612
8613   // select true, X, Y  -> X
8614   // select false, X, Y -> Y
8615   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8616     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8617
8618   // select C, X, X -> X
8619   if (TrueVal == FalseVal)
8620     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8621
8622   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8623     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8624   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8625     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8626   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8627     if (isa<Constant>(TrueVal))
8628       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8629     else
8630       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8631   }
8632
8633   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8634     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8635       if (C->getZExtValue()) {
8636         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8637         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8638       } else {
8639         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8640         Value *NotCond =
8641           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8642                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8643         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8644       }
8645     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8646       if (C->getZExtValue() == false) {
8647         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8648         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8649       } else {
8650         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8651         Value *NotCond =
8652           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8653                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8654         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8655       }
8656     }
8657     
8658     // select a, b, a  -> a&b
8659     // select a, a, b  -> a|b
8660     if (CondVal == TrueVal)
8661       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8662     else if (CondVal == FalseVal)
8663       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8664   }
8665
8666   // Selecting between two integer constants?
8667   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8668     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8669       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8670       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8671         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8672       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8673         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8674         Value *NotCond =
8675           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8676                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8677         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8678       }
8679       
8680       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8681
8682       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8683
8684         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8685         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8686           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8687             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8688               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8689               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8690               Value *X = IC->getOperand(0);
8691               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8692               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8693               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8694                                                         ShAmt, "ones");
8695               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8696               
8697               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8698               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8699               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8700               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8701               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8702               if (SRASize < SISize)
8703                 opc = Instruction::SExt;
8704               else if (SRASize > SISize)
8705                 opc = Instruction::Trunc;
8706               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8707             }
8708           }
8709
8710
8711         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8712         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8713         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8714         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8715         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8716           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8717               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8718             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8719               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8720                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8721                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8722                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8723                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8724                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8725                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8726                 // true or false val is the zero.
8727                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8728                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8729                 Value *V = ICA;
8730                 if (ShouldNotVal)
8731                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8732                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8733                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8734               }
8735       }
8736     }
8737
8738   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8739   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8740     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8741       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8742       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8743         // This is not safe in general for floating point:  
8744         // consider X== -0, Y== +0.
8745         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8746         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8747         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8748               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8749             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8750              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8751         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8752       }
8753       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8754       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8755         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8756       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8757
8758     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8759       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8760       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8761         // This is not safe in general for floating point:  
8762         // consider X== -0, Y== +0.
8763         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8764         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8765         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8766               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8767             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8768              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8769           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8770       }
8771       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8772       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8773         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8774       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8775     }
8776   }
8777
8778   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8779   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8780     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8781       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8782       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8783         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8784       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8785       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8786         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8787       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8788
8789     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8790       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8791       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8792         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8793       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8794       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8795         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8796       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8797     }
8798   }
8799
8800   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8801     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8802       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8803         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8804
8805         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8806         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8807           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8808             return IV;
8809
8810         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8811         // even legal for FP.
8812         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8813             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8814           AddOp = FI; SubOp = TI;
8815         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8816                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8817           AddOp = TI; SubOp = FI;
8818         }
8819
8820         if (AddOp) {
8821           Value *OtherAddOp = 0;
8822           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8823             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8824           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8825             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8826           }
8827
8828           if (OtherAddOp) {
8829             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8830             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8831             Value *NegVal;  // Compute -Z
8832             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8833               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8834             } else {
8835               NegVal = InsertNewInstBefore(
8836                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8837             }
8838
8839             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8840             Value *NewFalseOp = NegVal;
8841             if (AddOp != TI)
8842               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8843             Instruction *NewSel =
8844               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8845                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8846
8847             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8848             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8849           }
8850         }
8851       }
8852
8853   // See if we can fold the select into one of our operands.
8854   if (SI.getType()->isInteger()) {
8855     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8856     // transformation we are doing here.
8857     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8858       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8859           !isa<Constant>(FalseVal))
8860         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8861           unsigned OpToFold = 0;
8862           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8863             OpToFold = 1;
8864           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8865             OpToFold = 2;
8866           }
8867
8868           if (OpToFold) {
8869             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8870             Instruction *NewSel =
8871               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8872                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8873             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8874             NewSel->takeName(TVI);
8875             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8876               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8877             else {
8878               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8879             }
8880           }
8881         }
8882
8883     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8884       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8885           !isa<Constant>(TrueVal))
8886         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8887           unsigned OpToFold = 0;
8888           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8889             OpToFold = 1;
8890           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8891             OpToFold = 2;
8892           }
8893
8894           if (OpToFold) {
8895             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8896             Instruction *NewSel =
8897               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8898                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8899             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8900             NewSel->takeName(FVI);
8901             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8902               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8903             else
8904               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8905           }
8906         }
8907   }
8908
8909   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8910     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8911     SI.setOperand(1, FalseVal);
8912     SI.setOperand(2, TrueVal);
8913     return &SI;
8914   }
8915
8916   return 0;
8917 }
8918
8919 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8920 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8921 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8922 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8923 /// their preferred alignment from the beginning.
8924 ///
8925 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8926                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8927
8928   User *U = dyn_cast<User>(V);
8929   if (!U) return Align;
8930
8931   switch (getOpcode(U)) {
8932   default: break;
8933   case Instruction::BitCast:
8934     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8935   case Instruction::GetElementPtr: {
8936     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8937     bool AllZeroOperands = true;
8938     for (unsigned i = 1, e = U->getNumOperands(); i != e; ++i)
8939       if (!isa<Constant>(U->getOperand(i)) ||
8940           !cast<Constant>(U->getOperand(i))->isNullValue()) {
8941         AllZeroOperands = false;
8942         break;
8943       }
8944
8945     if (AllZeroOperands) {
8946       // Treat this like a bitcast.
8947       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8948     }
8949     break;
8950   }
8951   }
8952
8953   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8954     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8955     // of the global.
8956     if (!GV->isDeclaration()) {
8957       GV->setAlignment(PrefAlign);
8958       Align = PrefAlign;
8959     }
8960   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8961     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8962     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8963     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8964       AI->setAlignment(PrefAlign);
8965       Align = PrefAlign;
8966     }
8967   }
8968
8969   return Align;
8970 }
8971
8972 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8973 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8974 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8975 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8976 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8977                                                   unsigned PrefAlign) {
8978   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8979                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8980   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8981   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8982   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8983   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8984   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8985
8986   if (PrefAlign > Align)
8987     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8988   
8989     // We don't need to make any adjustment.
8990   return Align;
8991 }
8992
8993 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8994   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8995   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8996   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8997   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8998
8999   if (CopyAlign < MinAlign) {
9000     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9001     return MI;
9002   }
9003   
9004   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9005   // load/store.
9006   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9007   if (MemOpLength == 0) return 0;
9008   
9009   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9010   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9011   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9012   // case.
9013   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9014   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9015   
9016   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9017     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9018   
9019   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9020   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9021   
9022   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9023   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9024   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9025   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9026   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9027   // integer datatype.
9028   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9029     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9030     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9031       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9032       // down through these levels if so.
9033       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
9034         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9035           if (STy->getNumElements() == 1)
9036             SrcETy = STy->getElementType(0);
9037           else
9038             break;
9039         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9040           if (ATy->getNumElements() == 1)
9041             SrcETy = ATy->getElementType();
9042           else
9043             break;
9044         } else
9045           break;
9046       }
9047       
9048       if (SrcETy->isFirstClassType())
9049         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9050     }
9051   }
9052   
9053   
9054   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9055   // infer, use it.
9056   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9057   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9058   
9059   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9060   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9061   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9062   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9063   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9064
9065   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9066   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9067   return MI;
9068 }
9069
9070 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9071   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9072   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9073     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9074     return MI;
9075   }
9076   
9077   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9078   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9079   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9080   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9081     return 0;
9082   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9083   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9084   
9085   // If the length is zero, this is a no-op
9086   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9087   
9088   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9089   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9090     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9091     
9092     Value *Dest = MI->getDest();
9093     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9094
9095     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9096     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9097     
9098     // Extract the fill value and store.
9099     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9100     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9101                                       Alignment), *MI);
9102     
9103     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9104     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9105     return MI;
9106   }
9107
9108   return 0;
9109 }
9110
9111
9112 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9113 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9114 /// the heavy lifting.
9115 ///
9116 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9117   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9118   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9119   
9120   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9121   // visitCallSite.
9122   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9123     bool Changed = false;
9124
9125     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9126     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9127       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9128
9129       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9130         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9131           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9132           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9133           // alignment is sufficient.
9134         }
9135     }
9136
9137     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9138     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9139     // into a call to memcpy.
9140     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9141       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9142         if (GVSrc->isConstant()) {
9143           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9144           Intrinsic::ID MemCpyID;
9145           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9146             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9147           else
9148             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9149           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9150           Changed = true;
9151         }
9152     }
9153
9154     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9155     // set, update the alignment.
9156     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9157       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9158         return I;
9159     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9160       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9161         return I;
9162     }
9163           
9164     if (Changed) return II;
9165   } else {
9166     switch (II->getIntrinsicID()) {
9167     default: break;
9168     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9169     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9170     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9171     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9172     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9173       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9174       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9175       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9176         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9177                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
9178                                          CI);
9179         return new LoadInst(Ptr);
9180       }
9181       break;
9182     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9183     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9184       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9185       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9186         const Type *OpPtrTy = 
9187           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9188         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9189         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9190       }
9191       break;
9192     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9193     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9194     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9195     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
9196       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9197       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9198         const Type *OpPtrTy = 
9199           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9200         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9201         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9202       }
9203       break;
9204       
9205     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9206       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9207       // we can simplify the input based on that, do so now.
9208       uint64_t UndefElts;
9209       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9210                                                 UndefElts)) {
9211         II->setOperand(1, V);
9212         return II;
9213       }
9214       break;
9215     }
9216       
9217     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9218       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9219       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9220         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9221         
9222         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9223         bool AllEltsOk = true;
9224         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9225           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9226               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9227             AllEltsOk = false;
9228             break;
9229           }
9230         }
9231         
9232         if (AllEltsOk) {
9233           // Cast the input vectors to byte vectors.
9234           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9235           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9236           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9237           
9238           // Only extract each element once.
9239           Value *ExtractedElts[32];
9240           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9241           
9242           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9243             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9244               continue;
9245             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9246             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9247             
9248             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9249               Instruction *Elt = 
9250                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9251               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9252               ExtractedElts[Idx] = Elt;
9253             }
9254           
9255             // Insert this value into the result vector.
9256             Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9257                                                i, "tmp");
9258             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9259           }
9260           return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9261         }
9262       }
9263       break;
9264
9265     case Intrinsic::stackrestore: {
9266       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9267       // happen when variable allocas are DCE'd.
9268       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9269         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9270           BasicBlock::iterator BI = SS;
9271           if (&*++BI == II)
9272             return EraseInstFromFunction(CI);
9273         }
9274       }
9275       
9276       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9277       // same block without an intervening call/alloca.
9278       BasicBlock::iterator BI = II;
9279       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9280       bool CannotRemove = false;
9281       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9282         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9283           CannotRemove = true;
9284           break;
9285         }
9286         if (isa<CallInst>(BI)) {
9287           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
9288             CannotRemove = true;
9289             break;
9290           }
9291           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9292           return EraseInstFromFunction(CI);
9293         }
9294       }
9295       
9296       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9297       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9298       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9299         return EraseInstFromFunction(CI);
9300       break;
9301     }
9302     }
9303   }
9304
9305   return visitCallSite(II);
9306 }
9307
9308 // InvokeInst simplification
9309 //
9310 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9311   return visitCallSite(&II);
9312 }
9313
9314 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9315 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9316 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9317                                          const CastInst * const CI,
9318                                          const TargetData * const TD,
9319                                          const int ix) {
9320   if (!CI->isLosslessCast())
9321     return false;
9322
9323   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9324   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9325   // passed explicitly we could avoid this check.
9326   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
9327     return true;
9328
9329   const Type* SrcTy = 
9330             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9331   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9332   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9333     return false;
9334   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9335     return false;
9336   return true;
9337 }
9338
9339 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9340 //
9341 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9342   bool Changed = false;
9343
9344   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9345   // to the arguments of the call/invoke.
9346   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9347
9348   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9349
9350   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9351     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9352       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9353       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9354       // be unreachable, as the call is undefined.
9355       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9356                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9357                                     OldCall);
9358       if (!OldCall->use_empty())
9359         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9360       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9361         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9362       return 0;
9363     }
9364
9365   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9366     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9367     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9368     // that we can't modify the CFG here.
9369     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9370                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9371                   CS.getInstruction());
9372
9373     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9374       CS.getInstruction()->
9375         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9376
9377     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9378       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9379       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9380                          ConstantInt::getTrue(), II);
9381     }
9382     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9383   }
9384
9385   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9386     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9387       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9388         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9389
9390   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9391   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9392   if (FTy->isVarArg()) {
9393     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9394     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9395     // the call.
9396     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9397            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9398       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9399       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9400         *I = CI->getOperand(0);
9401         Changed = true;
9402       }
9403     }
9404   }
9405
9406   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9407     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9408     CS.setDoesNotThrow();
9409     Changed = true;
9410   }
9411
9412   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9413 }
9414
9415 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9416 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9417 //
9418 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9419   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9420   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9421   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9422       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9423     return false;
9424   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9425   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9426   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
9427
9428   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9429   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9430   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9431   //
9432   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9433   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9434
9435   if (isa<StructType>(FT->getReturnType()))
9436     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9437
9438   // Check to see if we are changing the return type...
9439   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
9440     if (Callee->isDeclaration() &&
9441         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
9442         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
9443           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
9444       return false;   // Cannot transform this return value.
9445
9446     if (!Caller->use_empty() &&
9447         // void -> non-void is handled specially
9448         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
9449         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
9450       return false;   // Cannot transform this return value.
9451
9452     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9453       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9454       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
9455         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9456     }
9457
9458     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9459     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9460     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9461     // the critical edge).  Bail out in this case.
9462     if (!Caller->use_empty())
9463       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9464         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9465              UI != E; ++UI)
9466           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9467             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9468                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9469               return false;
9470   }
9471
9472   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9473   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9474
9475   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9476   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9477     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9478     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9479
9480     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9481       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9482
9483     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
9484       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9485
9486     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
9487     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
9488     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
9489     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9490       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
9491       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
9492        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
9493       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
9494        && c->getValue().isStrictlyPositive());
9495     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9496   }
9497
9498   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9499       Callee->isDeclaration())
9500     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9501
9502   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9503       !CallerPAL.isEmpty())
9504     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9505     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9506     // that are compatible with being a vararg call argument.
9507     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9508       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9509         break;
9510       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9511       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
9512         return false;
9513     }
9514
9515   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9516   // inserting cast instructions as necessary...
9517   std::vector<Value*> Args;
9518   Args.reserve(NumActualArgs);
9519   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
9520   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9521
9522   // Get any return attributes.
9523   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9524
9525   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9526   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9527   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
9528
9529   // Add the new return attributes.
9530   if (RAttrs)
9531     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
9532
9533   AI = CS.arg_begin();
9534   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9535     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9536     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9537       Args.push_back(*AI);
9538     } else {
9539       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9540           false, ParamTy, false);
9541       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9542       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9543     }
9544
9545     // Add any parameter attributes.
9546     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9547       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9548   }
9549
9550   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9551   // now...
9552   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9553     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9554
9555   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9556   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9557     if (!FT->isVarArg()) {
9558       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9559            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9560     } else {
9561       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9562       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9563         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9564         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9565           // Must promote to pass through va_arg area!
9566           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9567                                                                 PTy, false);
9568           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9569           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9570           Args.push_back(Cast);
9571         } else {
9572           Args.push_back(*AI);
9573         }
9574
9575         // Add any parameter attributes.
9576         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9577           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9578       }
9579     }
9580   }
9581
9582   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
9583     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9584
9585   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9586
9587   Instruction *NC;
9588   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9589     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9590                             Args.begin(), Args.end(),
9591                             Caller->getName(), Caller);
9592     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9593     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9594   } else {
9595     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9596                           Caller->getName(), Caller);
9597     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9598     if (CI->isTailCall())
9599       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9600     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9601     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9602   }
9603
9604   // Insert a cast of the return type as necessary.
9605   Value *NV = NC;
9606   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9607     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9608       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9609                                                             OldRetTy, false);
9610       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9611
9612       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9613       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9614       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9615         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
9616         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
9617         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9618       } else {
9619         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9620         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9621       }
9622       AddUsersToWorkList(*Caller);
9623     } else {
9624       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9625     }
9626   }
9627
9628   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9629     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9630   Caller->eraseFromParent();
9631   RemoveFromWorkList(Caller);
9632   return true;
9633 }
9634
9635 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9636 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9637 //
9638 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9639   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9640   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9641   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9642   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9643
9644   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9645   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9646   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9647     return 0;
9648
9649   IntrinsicInst *Tramp =
9650     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9651
9652   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9653   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9654   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9655
9656   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9657   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9658     unsigned NestIdx = 1;
9659     const Type *NestTy = 0;
9660     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9661
9662     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9663     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9664          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9665       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9666         // Record the parameter type and any other attributes.
9667         NestTy = *I;
9668         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9669         break;
9670       }
9671
9672     if (NestTy) {
9673       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9674       std::vector<Value*> NewArgs;
9675       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9676
9677       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9678       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9679
9680       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9681       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9682
9683       // Add any function result attributes.
9684       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9685         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9686
9687       {
9688         unsigned Idx = 1;
9689         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9690         do {
9691           if (Idx == NestIdx) {
9692             // Add the chain argument and attributes.
9693             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9694             if (NestVal->getType() != NestTy)
9695               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9696             NewArgs.push_back(NestVal);
9697             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9698           }
9699
9700           if (I == E)
9701             break;
9702
9703           // Add the original argument and attributes.
9704           NewArgs.push_back(*I);
9705           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9706             NewAttrs.push_back
9707               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9708
9709           ++Idx, ++I;
9710         } while (1);
9711       }
9712
9713       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9714       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9715       // with the chain parameter inserted.
9716
9717       std::vector<const Type*> NewTypes;
9718       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9719
9720       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9721       // mean appending it.
9722       {
9723         unsigned Idx = 1;
9724         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9725           E = FTy->param_end();
9726
9727         do {
9728           if (Idx == NestIdx)
9729             // Add the chain's type.
9730             NewTypes.push_back(NestTy);
9731
9732           if (I == E)
9733             break;
9734
9735           // Add the original type.
9736           NewTypes.push_back(*I);
9737
9738           ++Idx, ++I;
9739         } while (1);
9740       }
9741
9742       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9743       // code sort out any function type mismatches.
9744       FunctionType *NewFTy =
9745         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9746       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9747         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9748       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9749
9750       Instruction *NewCaller;
9751       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9752         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9753                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9754                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9755                                        Caller->getName(), Caller);
9756         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9757         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9758       } else {
9759         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9760                                      Caller->getName(), Caller);
9761         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9762           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9763         cast<CallInst>(NewCaller)->
9764           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9765         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9766       }
9767       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9768         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9769       Caller->eraseFromParent();
9770       RemoveFromWorkList(Caller);
9771       return 0;
9772     }
9773   }
9774
9775   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9776   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9777   // code sort out any function type mismatches.
9778   Constant *NewCallee =
9779     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9780   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9781   return CS.getInstruction();
9782 }
9783
9784 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9785 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9786 /// and a single binop.
9787 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9788   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9789   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9790          isa<CmpInst>(FirstInst));
9791   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9792   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9793   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9794     
9795   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9796   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9797   
9798   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9799   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9800   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9801     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9802     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9803         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9804         // types or GEP's with different index types.
9805         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9806         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9807       return 0;
9808
9809     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9810     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9811       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9812           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9813         return 0;
9814     
9815     // Keep track of which operand needs a phi node.
9816     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9817     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9818   }
9819   
9820   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9821
9822   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9823   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9824   // hide them behind a phi.
9825   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9826     return 0;
9827   
9828   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9829   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9830   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9831   if (LHSVal == 0) {
9832     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9833                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9834     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9835     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9836     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9837     LHSVal = NewLHS;
9838   }
9839   
9840   if (RHSVal == 0) {
9841     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9842                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9843     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9844     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9845     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9846     RHSVal = NewRHS;
9847   }
9848   
9849   // Add all operands to the new PHIs.
9850   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9851     if (NewLHS) {
9852       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9853       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9854     }
9855     if (NewRHS) {
9856       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9857       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9858     }
9859   }
9860     
9861   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9862     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9863   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9864     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9865                            RHSVal);
9866   else {
9867     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9868     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9869   }
9870 }
9871
9872 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9873 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9874 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9875 /// block it is in.
9876 ///
9877 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9878 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9879 /// to a register.
9880 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9881   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9882   
9883   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9884     if (BBI->mayWriteToMemory())
9885       return false;
9886   
9887   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9888   // profitable to do this xform.
9889   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9890     bool isAddressTaken = false;
9891     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9892          UI != E; ++UI) {
9893       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9894       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9895         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9896         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9897       }
9898       isAddressTaken = true;
9899       break;
9900     }
9901     
9902     if (!isAddressTaken)
9903       return false;
9904   }
9905   
9906   return true;
9907 }
9908
9909
9910 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9911 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9912 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9913 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9914   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9915
9916   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9917   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9918   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9919   // code size and simplifying code.
9920   Constant *ConstantOp = 0;
9921   const Type *CastSrcTy = 0;
9922   bool isVolatile = false;
9923   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9924     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9925   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9926     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9927     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9928     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9929     if (ConstantOp == 0)
9930       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9931   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9932     isVolatile = LI->isVolatile();
9933     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9934     // load and the PHI.
9935     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9936         !isSafeToSinkLoad(LI))
9937       return 0;
9938   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9939     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9940       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9941     // Can't handle general GEPs yet.
9942     return 0;
9943   } else {
9944     return 0;  // Cannot fold this operation.
9945   }
9946
9947   // Check to see if all arguments are the same operation.
9948   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9949     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9950     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9951     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9952       return 0;
9953     if (CastSrcTy) {
9954       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9955         return 0;  // Cast operation must match.
9956     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9957       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9958       // the load and the PHI.
9959       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9960           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9961           !isSafeToSinkLoad(LI))
9962         return 0;
9963       
9964       // If the PHI is volatile and its block has multiple successors, sinking
9965       // it would remove a load of the volatile value from the path through the
9966       // other successor.
9967       if (isVolatile &&
9968           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9969         return 0;
9970
9971       
9972     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9973       return 0;
9974     }
9975   }
9976
9977   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9978   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9979   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9980                                    PN.getName()+".in");
9981   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9982
9983   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9984   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9985
9986   // Add all operands to the new PHI.
9987   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9988     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9989     if (NewInVal != InVal)
9990       InVal = 0;
9991     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9992   }
9993
9994   Value *PhiVal;
9995   if (InVal) {
9996     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9997     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9998     PhiVal = InVal;
9999     delete NewPN;
10000   } else {
10001     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10002     PhiVal = NewPN;
10003   }
10004
10005   // Insert and return the new operation.
10006   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10007     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10008   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10009     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10010   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10011     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10012                            PhiVal, ConstantOp);
10013   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10014   
10015   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10016   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10017   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10018   if (isVolatile)
10019     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10020       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10021   
10022   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10023 }
10024
10025 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10026 /// that is dead.
10027 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10028                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10029   if (PN->use_empty()) return true;
10030   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10031
10032   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10033   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10034     return true;
10035   
10036   // Don't scan crazily complex things.
10037   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10038     return false;
10039
10040   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10041     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10042
10043   return false;
10044 }
10045
10046 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10047 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10048 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10049 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10050                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10051   // See if we already saw this PHI node.
10052   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10053     return true;
10054   
10055   // Don't scan crazily complex things.
10056   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10057     return false;
10058  
10059   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10060   // the value.
10061   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10062     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10063     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10064       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10065         return false;
10066     } else if (Op != NonPhiInVal)
10067       return false;
10068   }
10069   
10070   return true;
10071 }
10072
10073
10074 // PHINode simplification
10075 //
10076 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10077   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10078   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10079   
10080   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10081     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10082
10083   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10084   // reducing code size.
10085   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10086       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10087     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10088       return Result;
10089
10090   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10091   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10092   // PHI)... break the cycle.
10093   if (PN.hasOneUse()) {
10094     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10095     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10096       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10097       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10098       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10099         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10100     }
10101    
10102     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10103     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10104     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10105     // common case here is good because the only other things that catch this
10106     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10107     // late.
10108     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10109         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10110         PHIUser->use_back() == &PN) {
10111       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10112     }
10113   }
10114
10115   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10116   // same value, for example:
10117   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10118   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10119   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10120   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10121   {
10122     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10123     // Scan for the first non-phi operand.
10124     while (InValNo != NumOperandVals && 
10125            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10126       ++InValNo;
10127
10128     if (InValNo != NumOperandVals) {
10129       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10130       
10131       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10132       // there is no need to recursively scan other phis.
10133       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10134         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10135         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10136           break;
10137       }
10138       
10139       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10140       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10141       // the value.
10142       if (InValNo == NumOperandVals) {
10143         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10144         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10145           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10146       }
10147     }
10148   }
10149   return 0;
10150 }
10151
10152 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10153                                    Instruction *InsertPoint,
10154                                    InstCombiner *IC) {
10155   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10156   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10157   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10158   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10159   // used for address computation.
10160   Instruction::CastOps opcode = 
10161      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10162       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10163   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10164 }
10165
10166
10167 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10168   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10169   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10170   // If so, eliminate the noop.
10171   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10172     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10173
10174   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10175     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10176
10177   bool HasZeroPointerIndex = false;
10178   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10179     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10180
10181   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10182     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10183
10184   // Eliminate unneeded casts for indices.
10185   bool MadeChange = false;
10186   
10187   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10188   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
10189     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10190       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
10191         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10192             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10193           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10194           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10195           // is a 32-bit pointer target.
10196           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10197             MadeChange = true;
10198             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
10199           }
10200         }
10201       }
10202       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10203       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
10204       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10205       // obvious.
10206       Value *Op = GEP.getOperand(i);
10207       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10208         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10209           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
10210           MadeChange = true;
10211         } else {
10212           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10213                                 GEP);
10214           GEP.setOperand(i, Op);
10215           MadeChange = true;
10216         }
10217       }
10218     }
10219   }
10220   if (MadeChange) return &GEP;
10221
10222   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10223   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10224   // real input to the dest type.
10225   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10226     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10227       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10228       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10229       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10230         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10231         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10232           if (I != BCI) {
10233             I->takeName(BCI);
10234             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10235             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10236           }
10237           return &GEP;
10238         }
10239       }
10240       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10241     }
10242   }
10243   
10244   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10245   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10246   // getelementptr instructions into a single instruction.
10247   //
10248   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10249   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10250     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10251
10252   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10253     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10254     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10255     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10256     //
10257     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10258         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10259       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10260
10261     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10262
10263     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10264     bool EndsWithSequential = false;
10265     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10266            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10267       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10268
10269     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10270     if (EndsWithSequential) {
10271       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10272       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10273       //
10274       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10275       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10276         Sum = GO1;
10277       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10278         Sum = SO1;
10279       } else {
10280         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10281         // target's pointer size.
10282         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10283           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10284             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10285           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10286             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10287           } else {
10288             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10289             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10290               // Convert GO1 to SO1's type.
10291               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10292
10293             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10294               // Convert SO1 to GO1's type.
10295               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10296             } else {
10297               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10298               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10299               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10300             }
10301           }
10302         }
10303         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10304           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10305         else {
10306           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10307           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10308         }
10309       }
10310
10311       // Recycle the GEP we already have if possible.
10312       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10313         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10314         GEP.setOperand(1, Sum);
10315         return &GEP;
10316       } else {
10317         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10318                        SrcGEPOperands.end()-1);
10319         Indices.push_back(Sum);
10320         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10321       }
10322     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10323                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10324                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10325       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10326       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10327                      SrcGEPOperands.end());
10328       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10329     }
10330
10331     if (!Indices.empty())
10332       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10333                                        Indices.end(), GEP.getName());
10334
10335   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10336     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10337     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10338
10339     // Scan for nonconstants...
10340     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10341     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10342     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10343       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10344
10345     if (I == E) {  // If they are all constants...
10346       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10347                                                     &Indices[0],Indices.size());
10348
10349       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10350       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10351     }
10352   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10353     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10354       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10355     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10356       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10357       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10358       //
10359       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10360       //
10361       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10362       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10363       if (const ArrayType *XATy =
10364           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10365         if (const ArrayType *CATy =
10366             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10367           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10368             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10369             // to an array of the same type as the destination pointer
10370             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10371             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10372             GEP.setOperand(0, X);
10373             return &GEP;
10374           }
10375     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10376       // Transform things like:
10377       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10378       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10379       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10380       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10381       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10382           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10383           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10384         Value *Idx[2];
10385         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10386         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10387         Value *V = InsertNewInstBefore(
10388                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10389         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10390         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10391       }
10392       
10393       // Transform things like:
10394       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10395       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10396       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10397       
10398       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10399         uint64_t ArrayEltSize =
10400             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10401         
10402         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10403         // allow either a mul, shift, or constant here.
10404         Value *NewIdx = 0;
10405         ConstantInt *Scale = 0;
10406         if (ArrayEltSize == 1) {
10407           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10408           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10409         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10410           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10411           Scale = CI;
10412         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10413           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10414               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10415             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10416             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10417             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10418             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10419           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10420                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10421             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10422             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10423           }
10424         }
10425         
10426         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10427         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10428         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10429         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10430         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10431             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10432           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10433                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10434           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10435             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10436                                                        false /*ZExt*/);
10437             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10438             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10439           }
10440
10441           // Insert the new GEP instruction.
10442           Value *Idx[2];
10443           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10444           Idx[1] = NewIdx;
10445           Instruction *NewGEP =
10446             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10447           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10448           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10449           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10450         }
10451       }
10452     }
10453   }
10454
10455   return 0;
10456 }
10457
10458 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10459   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10460   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10461     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10462       const Type *NewTy = 
10463         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10464       AllocationInst *New = 0;
10465
10466       // Create and insert the replacement instruction...
10467       if (isa<MallocInst>(AI))
10468         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10469       else {
10470         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10471         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10472       }
10473
10474       InsertNewInstBefore(New, AI);
10475
10476       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10477       // allocas if possible...
10478       //
10479       BasicBlock::iterator It = New;
10480       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10481
10482       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10483       // insert our getelementptr instruction...
10484       //
10485       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10486       Value *Idx[2];
10487       Idx[0] = NullIdx;
10488       Idx[1] = NullIdx;
10489       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10490                                            New->getName()+".sub", It);
10491
10492       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10493       // allocation.
10494       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10495     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10496       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10497     }
10498   }
10499
10500   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10501   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10502   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10503   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10504       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10505     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10506
10507   return 0;
10508 }
10509
10510 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10511   Value *Op = FI.getOperand(0);
10512
10513   // free undef -> unreachable.
10514   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10515     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10516     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10517                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10518     return EraseInstFromFunction(FI);
10519   }
10520   
10521   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10522   // when lots of inlining happens.
10523   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10524     return EraseInstFromFunction(FI);
10525   
10526   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10527   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10528     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10529     return &FI;
10530   }
10531   
10532   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10533   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10534     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10535       AddToWorkList(GEPI);
10536       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10537       return &FI;
10538     }
10539   }
10540   
10541   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10542   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10543     if (MI->hasOneUse()) {
10544       EraseInstFromFunction(FI);
10545       return EraseInstFromFunction(*MI);
10546     }
10547
10548   return 0;
10549 }
10550
10551
10552 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10553 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10554                                         const TargetData *TD) {
10555   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10556   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10557
10558   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10559     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10560     // directly if string length is small enough.
10561     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
10562     if (!Str.empty()) {
10563       unsigned len = Str.length();
10564       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10565       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10566       // Replace LI with immediate integer store.
10567       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10568         APInt StrVal(numBits, 0);
10569         APInt SingleChar(numBits, 0);
10570         if (TD->isLittleEndian()) {
10571           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10572             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10573             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10574           }
10575         } else {
10576           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10577             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10578             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10579           }
10580           // Append NULL at the end.
10581           SingleChar = 0;
10582           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10583         }
10584         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10585         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10586       }
10587     }
10588   }
10589
10590   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10591   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10592     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10593
10594     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10595          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10596       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10597       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10598       // constants.
10599       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10600         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10601           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10602             Value *Idxs[2];
10603             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10604             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10605             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10606             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10607           }
10608
10609       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10610             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10611           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10612           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10613           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10614           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10615                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10616
10617         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10618         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10619         // the result of the loaded value.
10620         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10621                                                              CI->getName(),
10622                                                          LI.isVolatile()),LI);
10623         // Now cast the result of the load.
10624         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10625       }
10626     }
10627   }
10628   return 0;
10629 }
10630
10631 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10632 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10633 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10634 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10635 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10636   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10637   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10638
10639   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10640   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10641     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10642     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10643
10644   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10645   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10646   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10647   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10648   // the load entirely).
10649   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10650
10651   while (BBI != E) {
10652     --BBI;
10653
10654     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10655       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10656     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10657       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10658
10659   }
10660   return false;
10661 }
10662
10663 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10664 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10665 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10666 /// input, because we ignore GEP indices.
10667 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10668   while (1) {
10669     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10670       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10671           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10672         Ptr = CE->getOperand(0);
10673       else
10674         return Ptr;
10675     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10676       Ptr = BCI->getOperand(0);
10677     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10678       Ptr = GEP->getOperand(0);
10679     } else {
10680       return Ptr;
10681     }
10682   }
10683 }
10684
10685 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10686   Value *Op = LI.getOperand(0);
10687
10688   // Attempt to improve the alignment.
10689   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10690   if (KnownAlign >
10691       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10692                                 LI.getAlignment()))
10693     LI.setAlignment(KnownAlign);
10694
10695   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10696   if (isa<CastInst>(Op))
10697     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10698       return Res;
10699
10700   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10701   if (LI.isVolatile()) return 0;
10702   
10703   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10704     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10705     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10706     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10707     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10708       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10709         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10710     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10711       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10712         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10713   }
10714
10715   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10716     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10717     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10718     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10719         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10720       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10721       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10722       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10723       // CFG.
10724       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10725                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10726       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10727     }
10728   } 
10729
10730   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10731     // load null/undef -> undef
10732     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10733     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10734         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10735       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10736       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10737       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10738       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10739                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10740       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10741     }
10742
10743     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10744     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10745       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10746         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10747
10748     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10749     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10750       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10751         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10752           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10753             if (Constant *V = 
10754                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10755               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10756         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10757           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10758           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10759           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10760           // CFG.
10761           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10762                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10763           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10764         }
10765
10766       } else if (CE->isCast()) {
10767         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10768           return Res;
10769       }
10770     }
10771   }
10772     
10773   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10774   // is all undef or zero, we know what it loads.
10775   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10776     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10777       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10778         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10779       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10780         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10781     }
10782   }
10783
10784   if (Op->hasOneUse()) {
10785     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10786     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10787     // exposes redundancy in the code.
10788     //
10789     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10790     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10791     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10792     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10793     // unconditionally.
10794     //
10795     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10796       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10797       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10798           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10799         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10800                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10801         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10802                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10803         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10804       }
10805
10806       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10807       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10808         if (C->isNullValue()) {
10809           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10810           return &LI;
10811         }
10812
10813       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10814       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10815         if (C->isNullValue()) {
10816           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10817           return &LI;
10818         }
10819     }
10820   }
10821   return 0;
10822 }
10823
10824 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10825 /// when possible.
10826 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10827   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10828   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10829
10830   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10831   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10832     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10833
10834     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10835       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10836       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10837       // constants.
10838       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10839         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10840           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10841             Value* Idxs[2];
10842             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10843             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10844             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10845             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10846           }
10847
10848       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10849           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10850                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10851
10852         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10853         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10854         // the store, cast the value to be stored.
10855         Value *NewCast;
10856         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10857         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10858         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10859         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10860         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10861           if (CastSrcTy->isInteger())
10862             opcode = Instruction::IntToPtr;
10863         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10864           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10865             opcode = Instruction::PtrToInt;
10866         }
10867         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10868           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10869         else
10870           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10871             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10872             SI);
10873         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10874       }
10875     }
10876   }
10877   return 0;
10878 }
10879
10880 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10881   Value *Val = SI.getOperand(0);
10882   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10883
10884   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10885     EraseInstFromFunction(SI);
10886     ++NumCombined;
10887     return 0;
10888   }
10889   
10890   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10891   // alloca dead.
10892   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10893     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10894       EraseInstFromFunction(SI);
10895       ++NumCombined;
10896       return 0;
10897     }
10898     
10899     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10900       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10901           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10902         EraseInstFromFunction(SI);
10903         ++NumCombined;
10904         return 0;
10905       }
10906   }
10907
10908   // Attempt to improve the alignment.
10909   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10910   if (KnownAlign >
10911       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10912                                 SI.getAlignment()))
10913     SI.setAlignment(KnownAlign);
10914
10915   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10916   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10917   // situation often occurs with bitfield accesses.
10918   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10919   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10920        --ScanInsts) {
10921     --BBI;
10922     
10923     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10924       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10925       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10926         ++NumDeadStore;
10927         ++BBI;
10928         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10929         continue;
10930       }
10931       break;
10932     }
10933     
10934     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10935     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10936     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10937     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10938       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10939         EraseInstFromFunction(SI);
10940         ++NumCombined;
10941         return 0;
10942       }
10943       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10944       // may not be dead.
10945       break;
10946     }
10947     
10948     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10949     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10950       break;
10951   }
10952   
10953   
10954   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10955
10956   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10957   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10958     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10959       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10960       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10961         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10962       ++NumCombined;
10963     }
10964     return 0;  // Do not modify these!
10965   }
10966
10967   // store undef, Ptr -> noop
10968   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10969     EraseInstFromFunction(SI);
10970     ++NumCombined;
10971     return 0;
10972   }
10973
10974   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10975   // source instead.
10976   if (isa<CastInst>(Ptr))
10977     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10978       return Res;
10979   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10980     if (CE->isCast())
10981       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10982         return Res;
10983
10984   
10985   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10986   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10987   BBI = &SI; ++BBI;
10988   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10989     if (BI->isUnconditional())
10990       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10991         return 0;  // xform done!
10992   
10993   return 0;
10994 }
10995
10996 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10997 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10998 /// into a phi node with a store in the successor.
10999 ///
11000 /// Simplify things like:
11001 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11002 /// into a phi node with a store in the successor.
11003 ///
11004 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11005   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11006   
11007   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11008   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11009   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11010   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11011   
11012   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11013   // the other predecessor.
11014   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11015   BasicBlock *OtherBB = 0;
11016   if (*PI != StoreBB)
11017     OtherBB = *PI;
11018   ++PI;
11019   if (PI == pred_end(DestBB))
11020     return false;
11021   
11022   if (*PI != StoreBB) {
11023     if (OtherBB)
11024       return false;
11025     OtherBB = *PI;
11026   }
11027   if (++PI != pred_end(DestBB))
11028     return false;
11029   
11030   
11031   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11032   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11033   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11034   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11035     return false;
11036   
11037   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11038   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11039   StoreInst *OtherStore = 0;
11040   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11041     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11042     --BBI;
11043     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11044     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11045       return false;
11046   } else {
11047     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11048     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11049     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11050         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11051       return false;
11052     
11053     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11054     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11055     // lives in OtherBB.
11056     for (;; --BBI) {
11057       // Check to see if we find the matching store.
11058       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11059         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11060           return false;
11061         break;
11062       }
11063       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
11064       // out of instructions, we can't do the xform.
11065       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
11066           BBI == OtherBB->begin())
11067         return false;
11068     }
11069     
11070     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11071     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
11072     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11073       // FIXME: This should really be AA driven.
11074       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
11075         return false;
11076     }
11077   }
11078   
11079   // Insert a PHI node now if we need it.
11080   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11081   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11082     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11083     PN->reserveOperandSpace(2);
11084     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11085     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11086     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11087   }
11088   
11089   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11090   // insert it.
11091   BBI = DestBB->begin();
11092   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
11093   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11094                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11095   
11096   // Nuke the old stores.
11097   EraseInstFromFunction(SI);
11098   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11099   ++NumCombined;
11100   return true;
11101 }
11102
11103
11104 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11105   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11106   Value *X = 0;
11107   BasicBlock *TrueDest;
11108   BasicBlock *FalseDest;
11109   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11110       !isa<Constant>(X)) {
11111     // Swap Destinations and condition...
11112     BI.setCondition(X);
11113     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11114     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11115     return &BI;
11116   }
11117
11118   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11119   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11120   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11121                              TrueDest, FalseDest)))
11122     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11123          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11124       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11125       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11126       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11127       NewSCC->takeName(I);
11128       // Swap Destinations and condition...
11129       BI.setCondition(NewSCC);
11130       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11131       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11132       RemoveFromWorkList(I);
11133       I->eraseFromParent();
11134       AddToWorkList(NewSCC);
11135       return &BI;
11136     }
11137
11138   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11139   ICmpInst::Predicate IPred;
11140   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11141                       TrueDest, FalseDest)))
11142     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11143          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11144          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11145       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11146       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11147       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11148       NewSCC->takeName(I);
11149       // Swap Destinations and condition...
11150       BI.setCondition(NewSCC);
11151       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11152       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11153       RemoveFromWorkList(I);
11154       I->eraseFromParent();;
11155       AddToWorkList(NewSCC);
11156       return &BI;
11157     }
11158
11159   return 0;
11160 }
11161
11162 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11163   Value *Cond = SI.getCondition();
11164   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11165     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11166       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11167         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11168         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11169           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11170                                                 AddRHS));
11171         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11172         AddToWorkList(I);
11173         return &SI;
11174       }
11175   }
11176   return 0;
11177 }
11178
11179 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11180 /// is to leave as a vector operation.
11181 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11182   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11183     return true;
11184   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11185     if (isConstant) return true;
11186     // If all elts are the same, we can extract.
11187     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11188     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11189       if (C->getOperand(i) != Op0)
11190         return false;
11191     return true;
11192   }
11193   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11194   if (!I) return false;
11195   
11196   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11197   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11198   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11199       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11200     return true;
11201   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11202     return true;
11203   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11204     if (BO->hasOneUse() &&
11205         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11206          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11207       return true;
11208   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11209     if (CI->hasOneUse() &&
11210         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11211          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11212       return true;
11213   
11214   return false;
11215 }
11216
11217 /// Read and decode a shufflevector mask.
11218 ///
11219 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11220 /// elements in the input.
11221 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11222   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11223   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11224     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11225   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11226     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11227
11228   std::vector<unsigned> Result;
11229   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11230   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
11231     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
11232       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11233     else
11234       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
11235   return Result;
11236 }
11237
11238 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11239 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11240 /// extracted from the vector.
11241 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11242   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11243   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11244   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11245   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11246     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11247   
11248   if (isa<UndefValue>(V))
11249     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11250   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11251     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11252   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11253     return CP->getOperand(EltNo);
11254   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11255     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11256     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11257       return 0;
11258     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11259     
11260     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11261     // inserted value.
11262     if (EltNo == IIElt) 
11263       return III->getOperand(1);
11264     
11265     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11266     // vector input.
11267     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11268   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11269     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11270     if (InEl < Width)
11271       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11272     else if (InEl < Width*2)
11273       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
11274     else
11275       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11276   }
11277   
11278   // Otherwise, we don't know.
11279   return 0;
11280 }
11281
11282 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11283
11284   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11285   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11286     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11287
11288   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11289   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11290     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11291   
11292   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11293     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
11294     // with that operand
11295     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11296     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11297       if (C->getOperand(i) != op0) {
11298         op0 = 0; 
11299         break;
11300       }
11301     if (op0)
11302       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11303   }
11304   
11305   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11306   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11307   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11308     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11309     unsigned VectorWidth = 
11310       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11311       
11312     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11313     // crashing the code below.
11314     if (IndexVal >= VectorWidth)
11315       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11316     
11317     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11318     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11319     // property.
11320     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11321       uint64_t UndefElts;
11322       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11323                                                 1 << IndexVal,
11324                                                 UndefElts)) {
11325         EI.setOperand(0, V);
11326         return &EI;
11327       }
11328     }
11329     
11330     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11331       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11332     
11333     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11334     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11335     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11336     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11337       if (const VectorType *VT = 
11338               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11339         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11340           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11341             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11342     }
11343   }
11344   
11345   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11346     if (I->hasOneUse()) {
11347       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11348       // profitable to do so
11349       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11350         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11351         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11352           ExtractElementInst *newEI0 = 
11353             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11354                                    EI.getName()+".lhs");
11355           ExtractElementInst *newEI1 =
11356             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11357                                    EI.getName()+".rhs");
11358           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11359           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11360           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11361         }
11362       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11363         unsigned AS = 
11364           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11365         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11366                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11367         GetElementPtrInst *GEP =
11368           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11369         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11370         return new LoadInst(GEP);
11371       }
11372     }
11373     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11374       // Extracting the inserted element?
11375       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11376         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11377       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11378       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11379       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11380           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11381         AddUsesToWorkList(EI);
11382         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11383         return &EI;
11384       }
11385     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11386       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11387       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11388       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11389         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11390         Value *Src;
11391         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
11392           Src = SVI->getOperand(0);
11393         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
11394           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
11395           Src = SVI->getOperand(1);
11396         } else {
11397           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11398         }
11399         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11400       }
11401     }
11402   }
11403   return 0;
11404 }
11405
11406 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11407 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11408 /// Otherwise, return false.
11409 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11410                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11411   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11412          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11413   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11414
11415   if (isa<UndefValue>(V)) {
11416     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11417     return true;
11418   } else if (V == LHS) {
11419     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11420       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11421     return true;
11422   } else if (V == RHS) {
11423     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11424       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11425     return true;
11426   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11427     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11428     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11429     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11430     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11431     
11432     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11433       return false;
11434     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11435     
11436     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11437       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11438       // transitively ok.
11439       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11440         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11441         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11442         return true;
11443       }      
11444     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11445       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11446           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11447         unsigned ExtractedIdx =
11448           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11449         
11450         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11451         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11452           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11453           // transitively ok.
11454           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11455             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11456             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11457               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11458                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11459             } else {
11460               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11461               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11462                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11463               
11464             }
11465             return true;
11466           }
11467         }
11468       }
11469     }
11470   }
11471   // TODO: Handle shufflevector here!
11472   
11473   return false;
11474 }
11475
11476 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11477 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11478 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11479 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11480                                      Value *&RHS) {
11481   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11482          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11483          "Invalid shuffle!");
11484   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11485
11486   if (isa<UndefValue>(V)) {
11487     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11488     return V;
11489   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11490     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11491     return V;
11492   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11493     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11494     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11495     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11496     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11497     
11498     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11499       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11500           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11501         unsigned ExtractedIdx =
11502           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11503         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11504         
11505         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11506         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11507         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11508           RHS = EI->getOperand(0);
11509           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11510           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11511             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11512           return V;
11513         }
11514         
11515         if (VecOp == RHS) {
11516           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11517           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11518           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11519             if (i != InsertedIdx)
11520               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11521           }
11522           return V;
11523         }
11524         
11525         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11526         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11527         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11528           return EI->getOperand(0);
11529         
11530       }
11531     }
11532   }
11533   // TODO: Handle shufflevector here!
11534   
11535   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11536   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11537     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11538   return V;
11539 }
11540
11541 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11542   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11543   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11544   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11545   
11546   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11547   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11548     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11549   
11550   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11551   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11552   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11553     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11554         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11555       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11556       unsigned ExtractedIdx =
11557         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11558       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11559       
11560       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11561         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11562       
11563       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11564         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11565       
11566       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11567       // back into the same place, just use the input vector.
11568       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11569         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11570       
11571       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11572       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11573       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11574       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11575       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11576         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11577         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11578         // Build a new shuffle mask.
11579         std::vector<Constant*> Mask;
11580         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11581           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11582         else {
11583           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11584           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11585                                                        NumVectorElts));
11586         } 
11587         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11588         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11589                                      ConstantVector::get(Mask));
11590       }
11591       
11592       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11593       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11594       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11595         std::vector<Constant*> Mask;
11596         Value *RHS = 0;
11597         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11598         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11599         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11600         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11601       }
11602     }
11603   }
11604
11605   return 0;
11606 }
11607
11608
11609 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11610   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11611   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11612   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11613
11614   bool MadeChange = false;
11615   
11616   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11617   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11618     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11619   
11620   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11621   // the undef, change them to undefs.
11622   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11623     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11624     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11625     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11626       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11627         Mask[i] = 2*e;
11628         MadeChange = true;
11629       }
11630     }
11631     
11632     if (MadeChange) {
11633       // Remap any references to RHS to use LHS.
11634       std::vector<Constant*> Elts;
11635       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11636         if (Mask[i] == 2*e)
11637           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11638         else
11639           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11640       }
11641       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11642     }
11643   }
11644   
11645   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11646   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11647   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11648     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11649       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11650       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11651     }
11652     
11653     // Remap any references to RHS to use LHS.
11654     std::vector<Constant*> Elts;
11655     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11656       if (Mask[i] >= 2*e)
11657         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11658       else {
11659         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11660             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
11661           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11662         else
11663           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11664         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11665       }
11666     }
11667     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11668     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11669     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11670     LHS = SVI.getOperand(0);
11671     RHS = SVI.getOperand(1);
11672     MadeChange = true;
11673   }
11674   
11675   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11676   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11677     
11678   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11679     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11680     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11681     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11682       
11683     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11684     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11685   }
11686
11687   // Eliminate identity shuffles.
11688   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11689   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11690   
11691   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11692   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11693   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11694   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11695   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11696   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11697   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11698   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11699   // (splat(splat)) -> splat.
11700   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11701     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11702       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11703
11704       std::vector<unsigned> NewMask;
11705       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11706         if (Mask[i] >= 2*e)
11707           NewMask.push_back(2*e);
11708         else
11709           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11710       
11711       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11712       // the replacement.
11713       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11714         std::vector<Constant*> Elts;
11715         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11716           if (NewMask[i] >= e*2) {
11717             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11718           } else {
11719             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11720           }
11721         }
11722         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11723                                      LHSSVI->getOperand(1),
11724                                      ConstantVector::get(Elts));
11725       }
11726     }
11727   }
11728
11729   return MadeChange ? &SVI : 0;
11730 }
11731
11732
11733
11734
11735 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11736 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11737 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11738 /// end of its block.
11739 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11740   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11741
11742   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11743   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11744     return false;
11745
11746   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11747   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11748         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11749     return false;
11750
11751   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11752   // the end of block that could change the value.
11753   if (I->mayReadFromMemory()) {
11754     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11755          Scan != E; ++Scan)
11756       if (Scan->mayWriteToMemory())
11757         return false;
11758   }
11759
11760   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
11761   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
11762
11763   I->moveBefore(InsertPos);
11764   ++NumSunkInst;
11765   return true;
11766 }
11767
11768
11769 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11770 /// all reachable code to the worklist.
11771 ///
11772 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11773 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11774 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11775 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11776 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11777 ///
11778 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11779                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11780                                        InstCombiner &IC,
11781                                        const TargetData *TD) {
11782   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11783   Worklist.push_back(BB);
11784
11785   while (!Worklist.empty()) {
11786     BB = Worklist.back();
11787     Worklist.pop_back();
11788     
11789     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11790     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11791     
11792     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11793       Instruction *Inst = BBI++;
11794       
11795       // DCE instruction if trivially dead.
11796       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11797         ++NumDeadInst;
11798         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11799         Inst->eraseFromParent();
11800         continue;
11801       }
11802       
11803       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11804       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11805         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11806         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11807         ++NumConstProp;
11808         Inst->eraseFromParent();
11809         continue;
11810       }
11811      
11812       IC.AddToWorkList(Inst);
11813     }
11814
11815     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11816     // constant, only visit the reachable successor.
11817     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11818     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11819       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11820         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11821         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11822         Worklist.push_back(ReachableBB);
11823         continue;
11824       }
11825     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11826       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11827         // See if this is an explicit destination.
11828         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11829           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11830             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11831             Worklist.push_back(ReachableBB);
11832             continue;
11833           }
11834         
11835         // Otherwise it is the default destination.
11836         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11837         continue;
11838       }
11839     }
11840     
11841     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11842       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11843   }
11844 }
11845
11846 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11847   bool Changed = false;
11848   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11849   
11850   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11851              << F.getNameStr() << "\n");
11852
11853   {
11854     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11855     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11856     // track of which blocks we visit.
11857     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11858     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11859
11860     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11861     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11862     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11863     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11864       if (!Visited.count(BB)) {
11865         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11866         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11867           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11868
11869           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11870           ++NumDeadInst;
11871
11872           if (!I->use_empty())
11873             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11874           I->eraseFromParent();
11875         }
11876       }
11877   }
11878
11879   while (!Worklist.empty()) {
11880     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11881     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11882
11883     // Check to see if we can DCE the instruction.
11884     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11885       // Add operands to the worklist.
11886       if (I->getNumOperands() < 4)
11887         AddUsesToWorkList(*I);
11888       ++NumDeadInst;
11889
11890       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11891
11892       I->eraseFromParent();
11893       RemoveFromWorkList(I);
11894       continue;
11895     }
11896
11897     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11898     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11899       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11900
11901       // Add operands to the worklist.
11902       AddUsesToWorkList(*I);
11903       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11904
11905       ++NumConstProp;
11906       I->eraseFromParent();
11907       RemoveFromWorkList(I);
11908       continue;
11909     }
11910
11911     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11912     // FIXME: Remove GetResultInst test when first class support for aggregates
11913     // is implemented.
11914     if (I->hasOneUse() && !isa<GetResultInst>(I)) {
11915       BasicBlock *BB = I->getParent();
11916       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11917       if (UserParent != BB) {
11918         bool UserIsSuccessor = false;
11919         // See if the user is one of our successors.
11920         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11921           if (*SI == UserParent) {
11922             UserIsSuccessor = true;
11923             break;
11924           }
11925
11926         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11927         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11928         // otherwise), we can keep going.
11929         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11930             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11931           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11932           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11933       }
11934     }
11935
11936     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11937 #ifndef NDEBUG
11938     std::string OrigI;
11939 #endif
11940     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11941     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11942       ++NumCombined;
11943       // Should we replace the old instruction with a new one?
11944       if (Result != I) {
11945         DOUT << "IC: Old = " << *I
11946              << "    New = " << *Result;
11947
11948         // Everything uses the new instruction now.
11949         I->replaceAllUsesWith(Result);
11950
11951         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11952         AddToWorkList(Result);
11953         AddUsersToWorkList(*Result);
11954
11955         // Move the name to the new instruction first.
11956         Result->takeName(I);
11957
11958         // Insert the new instruction into the basic block...
11959         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11960         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11961
11962         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11963           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11964             ++InsertPos;
11965
11966         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11967
11968         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11969         // use counts.
11970         AddUsesToWorkList(*I);
11971
11972         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11973         // we do not process an instruction that has been deleted.
11974         RemoveFromWorkList(I);
11975
11976         // Erase the old instruction.
11977         InstParent->getInstList().erase(I);
11978       } else {
11979 #ifndef NDEBUG
11980         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11981              << "    New = " << *I;
11982 #endif
11983
11984         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11985         // if so, remove it.
11986         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11987           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11988           // use counts.
11989           AddUsesToWorkList(*I);
11990
11991           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11992           // occurrences of this instruction.
11993           RemoveFromWorkList(I);
11994           I->eraseFromParent();
11995         } else {
11996           AddToWorkList(I);
11997           AddUsersToWorkList(*I);
11998         }
11999       }
12000       Changed = true;
12001     }
12002   }
12003
12004   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12005     
12006   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12007   WorklistMap.clear();
12008   return Changed;
12009 }
12010
12011
12012 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12013   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12014   
12015   bool EverMadeChange = false;
12016
12017   // Iterate while there is work to do.
12018   unsigned Iteration = 0;
12019   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12020     EverMadeChange = true;
12021   return EverMadeChange;
12022 }
12023
12024 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12025   return new InstCombiner();
12026 }
12027