lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  52 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  53 #include <algorithm>
  54 using namespace llvm;
  55 using namespace llvm::PatternMatch;
  56
  57 namespace {
  58   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  59   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  60   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  61   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  62
  63   class InstCombiner : public FunctionPass,
  64                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  65     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  66     std::vector<Instruction*> WorkList;
  67     TargetData *TD;
  68
  69     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  70     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  71     /// now.
  72     ///
  73     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
  74       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  75            UI != UE; ++UI)
  76         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  77     }
  78
  79     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  80     /// the work lists because they might get more simplified now.
  81     ///
  82     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  83       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  84         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  85           WorkList.push_back(Op);
  86     }
  87
  88     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  89     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  90   public:
  91     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  92
  93     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  94       AU.addRequired<TargetData>();
  95       AU.setPreservesCFG();
  96     }
  97
  98     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
  99
 100     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 101     // instruction types.  The semantics are as follows:
 102     // Return Value:
 103     //    null        - No change was made
 104     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 105     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 106     //
 107     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 108     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 109     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndConstant(BinaryOperator&I,
 117                                                      CastInst*LHSI,
 118                                                      ConstantInt* CI);
 119     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 120                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 121     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 122     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 123     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                 Instruction *FI);
 125     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 126     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 127     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 128     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 129     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 130     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 131     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 132     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 133     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 134     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 135     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 136
 137     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 138     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 139
 140   private:
 141     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 142     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 143
 144   public:
 145     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 146     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 147     //
 148     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 149       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 150              "New instruction already inserted into a basic block!");
 151       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 152       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 153       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 154       return New;
 155     }
 156
 157     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 158     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 159     /// cast.
 160     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 161       if (V->getType() == Ty) return V;
 162
 163       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 164       WorkList.push_back(C);
 165       return C;
 166     }
 167
 168     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 169     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 170     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 171     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 172     // modified.
 173     //
 174     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 175       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 176       if (&I != V) {
 177         I.replaceAllUsesWith(V);
 178         return &I;
 179       } else {
 180         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 181         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 182         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 183         return &I;
 184       }
 185     }
 186
 187     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 188     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 189     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 190     // this function.
 191     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 192       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 193       AddUsesToWorkList(I);
 194       removeFromWorkList(&I);
 195       I.eraseFromParent();
 196       return 0;  // Don't do anything with FI
 197     }
 198
 199
 200   private:
 201     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 202     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 203     /// casts that are known to not do anything...
 204     ///
 205     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 206                                    Instruction *InsertBefore);
 207
 208     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 209     // operators.
 210     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 211
 212
 213     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 214     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 215     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 216     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 217
 218     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 219     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 220     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 221     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 222
 223     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 224                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 225
 226     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 227                                  bool Inside, Instruction &IB);
 228   };
 229
 230   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 231 }
 232
 233 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 234 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 235 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 236   if (isa<Instruction>(V)) {
 237     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 238       return 3;
 239     return 4;
 240   }
 241   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 242   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 243 }
 244
 245 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 246 // it.
 247 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 248   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 249 }
 250
 251 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 252 // though a va_arg area...
 253 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 254   switch (Ty->getTypeID()) {
 255   case Type::SByteTyID:
 256   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 257   case Type::UByteTyID:
 258   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 259   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 260   default:               return Ty;
 261   }
 262 }
 263
 264 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 265 // operators:
 266 //
 267 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 268 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 269 //     binary operators.
 270 //
 271 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 272 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 273 //
 274 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 275   bool Changed = false;
 276   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 277     Changed = !I.swapOperands();
 278
 279   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 280   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 281   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 282     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 283       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 284         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 285                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 286                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 287         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 288         I.setOperand(1, Folded);
 289         return true;
 290       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 291         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 292             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 293           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 294           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 295
 296           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 297           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 298           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 299                                                     Op1->getOperand(0),
 300                                                     Op1->getName(), &I);
 301           WorkList.push_back(New);
 302           I.setOperand(0, New);
 303           I.setOperand(1, Folded);
 304           return true;
 305         }
 306     }
 307   return Changed;
 308 }
 309
 310 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 311 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 312 //
 313 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 314   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 315     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 316
 317   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 318   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 319     return ConstantExpr::getNeg(C);
 320   return 0;
 321 }
 322
 323 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 324   if (BinaryOperator::isNot(V))
 325     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
 326
 327   // Constants can be considered to be not'ed values...
 328   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 329     return ConstantExpr::getNot(C);
 330   return 0;
 331 }
 332
 333 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 334 // other computations (because it has a constant operand), return the
 335 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 336 // Otherwise, return null.
 337 //
 338 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 339   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 340     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 341       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 342         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 343           return I->getOperand(0);
 344       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 345         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 346           // The multiplier is really 1 << CST.
 347           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 348           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 349           return I->getOperand(0);
 350         }
 351     }
 352   return 0;
 353 }
 354
 355 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 356 /// expression, return it.
 357 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 358   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 359   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 360     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 361       return cast<User>(V);
 362   return false;
 363 }
 364
 365 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
 366 // power of 2.
 367 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
 368   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
 369   unsigned Count = 0;
 370   while (Val != 1) {
 371     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
 372     Val >>= 1;
 373     ++Count;
 374   }
 375   return Count;
 376 }
 377
 378 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 379 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 380   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 381                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 382 }
 383 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 384   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 385                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 386 }
 387
 388 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 389 // true when both operands are equal...
 390 //
 391 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 392   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 393          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 394          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 395 }
 396
 397 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 398 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 399 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 400 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 401 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 402 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 403 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 404 ///
 405 template<typename Functor>
 406 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 407   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 408   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 409
 410   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 411   if (F.shouldApply(LHS))
 412     return F.apply(Root);
 413
 414   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 415   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 416   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 417     // Should we apply this transform to the RHS?
 418     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 419
 420     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 421     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 422       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 423       ShouldApply = true;
 424     }
 425
 426     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 427     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 428     if (ShouldApply) {
 429       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 430
 431       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 432       // and perform the reassociation.
 433       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 434
 435       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 436       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 437
 438       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 439       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 440       if (&Root == TmpLHSI) {
 441         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 442         return 0;
 443       }
 444       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 445       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 446       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 447       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 448       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 449       ARI = Root;
 450
 451       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 452       // get to LHSI.
 453       while (TmpLHSI != LHSI) {
 454         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 455         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 456         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 457         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 458         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 459         ARI = NextLHSI;
 460
 461         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 462         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 463         TmpLHSI = NextLHSI;
 464         ExtraOperand = NextOp;
 465       }
 466
 467       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 468       // the transformation...
 469       return F.apply(Root);
 470     }
 471
 472     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 473   }
 474   return 0;
 475 }
 476
 477
 478 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 479 struct AddRHS {
 480   Value *RHS;
 481   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 482   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 483   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 484     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 485                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 486   }
 487 };
 488
 489 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 490 //                 iff C1&C2 == 0
 491 struct AddMaskingAnd {
 492   Constant *C2;
 493   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 494   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 495     ConstantInt *C1;
 496     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 497            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 498   }
 499   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 500     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 501   }
 502 };
 503
 504 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 505                                              InstCombiner *IC) {
 506   if (isa<CastInst>(I)) {
 507     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 508       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 509
 510     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 511                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 512   }
 513
 514   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 515   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 516   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 517
 518   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 519     if (ConstIsRHS)
 520       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 521     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 522   }
 523
 524   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 525   if (!ConstIsRHS)
 526     std::swap(Op0, Op1);
 527   Instruction *New;
 528   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 529     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 530   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 531     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 532   else {
 533     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 534     abort();
 535   }
 536   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 537 }
 538
 539 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 540 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 541 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 542 // not have a second operand.
 543 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 544                                      InstCombiner *IC) {
 545   // Don't modify shared select instructions
 546   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 547   Value *TV = SI->getOperand(1);
 548   Value *FV = SI->getOperand(2);
 549
 550   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 551     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 552     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 553
 554     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 555                           SelectFalseVal);
 556   }
 557   return 0;
 558 }
 559
 560
 561 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 562 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 563 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 564 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 565   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 566   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 567   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 568       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 569
 570   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 571   // cannot do the transformation.
 572   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 573     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 574       return 0;
 575
 576   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 577   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 578   I.setName("");
 579   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 580   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 581
 582   // Next, add all of the operands to the PHI.
 583   if (I.getNumOperands() == 2) {
 584     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 585     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 586       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 587       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 588                          PN->getIncomingBlock(i));
 589     }
 590   } else {
 591     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 592     const Type *RetTy = I.getType();
 593     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 594       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 595       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 596                          PN->getIncomingBlock(i));
 597     }
 598   }
 599   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 600 }
 601
 602 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 603   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 604   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 605
 606   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 607     // X + undef -> undef
 608     if (isa<UndefValue>(RHS))
 609       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 610
 611     // X + 0 --> X
 612     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
 613         RHSC->isNullValue())
 614       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 615
 616     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 617     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 618       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 619       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
 620       if (Val == (1ULL << (NumBits-1)))
 621         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 622     }
 623
 624     if (isa<PHINode>(LHS))
 625       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 626         return NV;
 627   }
 628
 629   // X + X --> X << 1
 630   if (I.getType()->isInteger()) {
 631     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 632   }
 633
 634   // -A + B  -->  B - A
 635   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 636     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 637
 638   // A + -B  -->  A - B
 639   if (!isa<Constant>(RHS))
 640     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 641       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 642
 643   ConstantInt *C2;
 644   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 645     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 646       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 647
 648     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 649     ConstantInt *C1;
 650     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 651       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 652   }
 653
 654   // X + X*C --> X * (C+1)
 655   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 656     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 657
 658
 659   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 660   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 661     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 662
 663   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 664     Value *X;
 665     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 666       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 667       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 668     }
 669
 670     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 671     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 672       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 673       if (Anded == CRHS) {
 674         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 675         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 676         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 677
 678         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 679         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 680         AddRHSHighBits &= (1ULL << C2->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
 681
 682         // See if the and mask includes all of these bits.
 683         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 684
 685         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 686           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 687           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 688                                                             LHS->getName()), I);
 689           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 690         }
 691       }
 692     }
 693
 694     // Try to fold constant add into select arguments.
 695     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 696       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 697         return R;
 698   }
 699
 700   return Changed ? &I : 0;
 701 }
 702
 703 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 704 // highest order bit set.
 705 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 706   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
 707   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
 708 }
 709
 710 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
 711   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
 712 }
 713
 714 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
 715 ///
 716 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
 717   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 718     const Type *CTy = CI->getType();
 719     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
 720     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
 721       if (CTy->getPrimitiveSize() == OpTy->getPrimitiveSize())
 722         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 723     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
 724       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 725   }
 726   return V;
 727 }
 728
 729 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 730   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 731
 732   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 733     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 734
 735   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 736   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 737     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
 738
 739   if (isa<UndefValue>(Op0))
 740     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
 741   if (isa<UndefValue>(Op1))
 742     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
 743
 744   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 745     // Replace (-1 - A) with (~A)...
 746     if (C->isAllOnesValue())
 747       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 748
 749     // C - ~X == X + (1+C)
 750     Value *X;
 751     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
 752       return BinaryOperator::createAdd(X,
 753                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
 754     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
 755     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
 756     if (C->isNullValue()) {
 757       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
 758       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
 759         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
 760           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
 761             const Type *NewTy;
 762             if (SI->getType()->isSigned())
 763               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
 764             else
 765               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
 766             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
 767             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSize()*8-1) {
 768               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
 769               // value, then the new shift, then the new cast.
 770               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
 771                                                  SI->getOperand(0)->getName());
 772               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
 773               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
 774                                                     CU, SI->getName());
 775               if (NewShift->getType() == I.getType())
 776                 return NewShift;
 777               else {
 778                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
 779                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
 780               }
 781             }
 782           }
 783     }
 784
 785     // Try to fold constant sub into select arguments.
 786     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 787       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 788         return R;
 789
 790     if (isa<PHINode>(Op0))
 791       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 792         return NV;
 793   }
 794
 795   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
 796     if (Op1I->hasOneUse()) {
 797       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 798       // is not used by anyone else...
 799       //
 800       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 801           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
 802         // Swap the two operands of the subexpr...
 803         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 804         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 805         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 806
 807         // Create the new top level add instruction...
 808         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
 809       }
 810
 811       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 812       //
 813       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 814           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 815         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 816
 817         Value *NewNot =
 818           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
 819         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
 820       }
 821
 822       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
 823       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
 824         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 825           if (CSI->getValue() == 0)
 826             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
 827               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
 828                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
 829
 830       // X - X*C --> X * (1-C)
 831       ConstantInt *C2;
 832       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
 833         Constant *CP1 =
 834           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
 835         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
 836       }
 837     }
 838
 839   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 840     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add)
 841       if (!Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
 842         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
 843           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
 844         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
 845           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
 846       }
 847
 848   ConstantInt *C1;
 849   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
 850     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
 851       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
 852       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
 853     }
 854
 855     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
 856     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
 857       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
 858   }
 859   return 0;
 860 }
 861
 862 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
 863 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
 864 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
 865   if (RHS->getType()->isSigned()) {
 866     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
 867     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
 868            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
 869   } else {
 870     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
 871     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
 872     // the size of the integer type.
 873     if (Opcode == Instruction::SetGE)
 874       return RHSC->getValue() == 1ULL<<(RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1);
 875     if (Opcode == Instruction::SetGT)
 876       return RHSC->getValue() ==
 877         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1))-1;
 878   }
 879   return false;
 880 }
 881
 882 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 883   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 884   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 885
 886   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
 887     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 888
 889   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 890   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 891     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 892
 893       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 894       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
 895         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
 896           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 897             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
 898                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
 899
 900       if (CI->isNullValue())
 901         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
 902       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
 903         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 904       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
 905         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 906
 907       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 908       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
 909         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 910                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 911     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 912       if (Op1F->isNullValue())
 913         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 914
 915       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 916       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 917       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 918         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 919     }
 920
 921     // Try to fold constant mul into select arguments.
 922     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 923       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 924         return R;
 925
 926     if (isa<PHINode>(Op0))
 927       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 928         return NV;
 929   }
 930
 931   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 932     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 933       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
 934
 935   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 936   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 937   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
 938   // formed.
 939   CastInst *BoolCast = 0;
 940   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
 941     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 942       BoolCast = CI;
 943   if (!BoolCast)
 944     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
 945       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 946         BoolCast = CI;
 947   if (BoolCast) {
 948     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
 949       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
 950       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
 951
 952       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
 953       // multiply into a shift/and combination.
 954       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
 955           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
 956         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
 957         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
 958                                           SCOpTy->getPrimitiveSize()*8-1);
 959         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
 960           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
 961           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
 962                                                     SCIOp0->getName()), I);
 963         }
 964
 965         Value *V =
 966           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
 967                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
 968                                             ".mask"), I);
 969
 970         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
 971         // or truncate to the multiply type.
 972         if (I.getType() != V->getType())
 973           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
 974
 975         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
 976         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
 977       }
 978     }
 979   }
 980
 981   return Changed ? &I : 0;
 982 }
 983
 984 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
 985   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 986
 987   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
 988     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 989   if (isa<UndefValue>(Op1))
 990     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
 991
 992   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 993     // div X, 1 == X
 994     if (RHS->equalsInt(1))
 995       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 996
 997     // div X, -1 == -X
 998     if (RHS->isAllOnesValue())
 999       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1000
1001     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1002       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1003         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1004           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1005           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1006                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1007         }
1008
1009     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1010     // if so, convert to a right shift.
1011     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1012       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1013         if (uint64_t C = Log2(Val))
1014           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1015                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1016
1017     // -X/C -> X/-C
1018     if (RHS->getType()->isSigned())
1019       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1020         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1021
1022     if (!RHS->isNullValue()) {
1023       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1024         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1025           return R;
1026       if (isa<PHINode>(Op0))
1027         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1028           return NV;
1029     }
1030   }
1031
1032   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1033   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1034   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1035     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1036       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1037         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1038           I.setOperand(1, SFO);
1039           return &I;
1040         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1041           I.setOperand(1, STO);
1042           return &I;
1043         }
1044
1045         if (uint64_t TSA = Log2(STO->getValue()))
1046           if (uint64_t FSA = Log2(SFO->getValue())) {
1047             Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1048             Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1049                                              TC, SI->getName()+".t");
1050             TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1051
1052             Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1053             Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1054                                              FC, SI->getName()+".f");
1055             FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1056             return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1057           }
1058       }
1059
1060   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1061   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1062     if (LHS->equalsInt(0))
1063       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1064
1065   return 0;
1066 }
1067
1068
1069 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1070   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1071   if (I.getType()->isSigned())
1072     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1073       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1074           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1075         // X % -Y -> X % Y
1076         AddUsesToWorkList(I);
1077         I.setOperand(1, RHSNeg);
1078         return &I;
1079       }
1080
1081   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1082     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1083   if (isa<UndefValue>(Op1))
1084     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1085
1086   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1087     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1088       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1089
1090     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1091     // if so, convert to a bitwise and.
1092     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1093       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1094         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1095           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1096                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1097
1098     if (!RHS->isNullValue()) {
1099       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1100         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1101           return R;
1102       if (isa<PHINode>(Op0))
1103         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1104           return NV;
1105     }
1106   }
1107
1108   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1109   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1110   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1111     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1112       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1113         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1114           I.setOperand(1, SFO);
1115           return &I;
1116         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1117           I.setOperand(1, STO);
1118           return &I;
1119         }
1120
1121         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1122             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1123           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1124                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1125           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1126                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1127           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1128         }
1129       }
1130
1131   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1132   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1133     if (LHS->equalsInt(0))
1134       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1135
1136   return 0;
1137 }
1138
1139 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1140 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1141   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
1142     // Calculate -1 casted to the right type...
1143     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1144     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
1145     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1146     return CU->getValue() == Val-1;
1147   }
1148
1149   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1150
1151   // Calculate 0111111111..11111
1152   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1153   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1154   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1155   return CS->getValue() == Val-1;
1156 }
1157
1158 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1159 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1160   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1161     return CU->getValue() == 1;
1162
1163   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1164
1165   // Calculate 1111111111000000000000
1166   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1167   int64_t Val = -1;                    // All ones
1168   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1169   return CS->getValue() == Val+1;
1170 }
1171
1172 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1173 // constant.
1174 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1175   uint64_t V = CI->getRawValue();
1176   return V && (V & (V-1)) == 0;
1177 }
1178
1179 #if 0   // Currently unused
1180 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1181 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1182   uint64_t V = CI->getRawValue();
1183
1184   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1185   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1186
1187   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1188   return U && V && (U & V) == 0;
1189 }
1190 #endif
1191
1192 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1193 // This is the same as lowones(~X).
1194 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1195   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1196
1197   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1198   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1199
1200   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1201   return U && V && (U & V) == 0;
1202 }
1203
1204
1205 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1206 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1207 ///
1208 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1209 ///
1210 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1211 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1212 /// if A < B.
1213 ///
1214 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1215   switch (SCI->getOpcode()) {
1216     // False -> 0
1217   case Instruction::SetGT: return 1;
1218   case Instruction::SetEQ: return 2;
1219   case Instruction::SetGE: return 3;
1220   case Instruction::SetLT: return 4;
1221   case Instruction::SetNE: return 5;
1222   case Instruction::SetLE: return 6;
1223     // True -> 7
1224   default:
1225     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1226     return 0;
1227   }
1228 }
1229
1230 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1231 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1232 /// SetCC instruction.
1233 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1234   switch (Opcode) {
1235   case 0: return ConstantBool::False;
1236   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1237   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1238   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1239   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1240   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1241   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1242   case 7: return ConstantBool::True;
1243   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1244   }
1245 }
1246
1247 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1248 struct FoldSetCCLogical {
1249   InstCombiner &IC;
1250   Value *LHS, *RHS;
1251   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1252     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1253   bool shouldApply(Value *V) const {
1254     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1255       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1256               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1257     return false;
1258   }
1259   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1260     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1261     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1262       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1263       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1264     }
1265
1266     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1267     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1268     unsigned Code;
1269     switch (Log.getOpcode()) {
1270     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1271     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1272     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1273     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1274     }
1275
1276     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1277     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1278       return I;
1279     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1280     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1281   }
1282 };
1283
1284
1285 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1286 /// this predicate to simplify operations downstream.  V and Mask are known to
1287 /// be the same type.
1288 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, ConstantIntegral *Mask) {
1289   if (isa<UndefValue>(V) || Mask->isNullValue())
1290     return true;
1291   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
1292     return ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue();
1293
1294   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1295     switch (I->getOpcode()) {
1296     case Instruction::And:
1297       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
1298       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1)))
1299         if (ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue())
1300           return true;
1301       break;
1302     case Instruction::Or:
1303       // If the LHS and the RHS are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1304       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask) &&
1305              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask);
1306     case Instruction::Select:
1307       // If the T and F values are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1308       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(2), Mask) &&
1309              MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask);
1310     case Instruction::Cast: {
1311       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1312       if (SrcTy->isIntegral()) {
1313         // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
1314         if (SrcTy->isUnsigned() &&                      // Only handle zero ext.
1315             ConstantExpr::getCast(Mask, SrcTy)->isNullValue())
1316           return true;
1317
1318         // If this is a noop cast, recurse.
1319         if (SrcTy != Type::BoolTy)
1320           if ((SrcTy->isSigned() && SrcTy->getUnsignedVersion() ==I->getType()) ||
1321               SrcTy->getSignedVersion() == I->getType()) {
1322             Constant *NewMask =
1323               ConstantExpr::getCast(Mask, I->getOperand(0)->getType());
1324             return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1325                                      cast<ConstantIntegral>(NewMask));
1326           }
1327       }
1328       break;
1329     }
1330     case Instruction::Shl:
1331       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 << C1) & C2 == 0
1332       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
1333         Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
1334         C1 = ConstantExpr::getShl(C1, SA);
1335         C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
1336         if (C1->isNullValue())
1337           return true;
1338       }
1339       break;
1340     case Instruction::Shr:
1341       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1342       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1343         if (I->getType()->isUnsigned()) {
1344           Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
1345           C1 = ConstantExpr::getShr(C1, SA);
1346           C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
1347           if (C1->isNullValue())
1348             return true;
1349         }
1350       break;
1351     }
1352   }
1353
1354   return false;
1355 }
1356
1357 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1358 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1359 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1360 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1361                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1362                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1363                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1364   Value *X = Op->getOperand(0);
1365   Constant *Together = 0;
1366   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1367     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1368
1369   switch (Op->getOpcode()) {
1370   case Instruction::Xor:
1371     if (Op->hasOneUse()) {
1372       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1373       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1374       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1375       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1376       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1377     }
1378     break;
1379   case Instruction::Or:
1380     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1381       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1382
1383     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1384       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1385       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1386       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1387       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1388       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1389     }
1390     break;
1391   case Instruction::Add:
1392     if (Op->hasOneUse()) {
1393       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1394       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1395       // single bit constant.
1396       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1397
1398       // Clear bits that are not part of the constant.
1399       AndRHSV &= (1ULL << AndRHS->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1400
1401       // If there is only one bit set...
1402       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1403         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1404         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1405         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1406         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1407
1408         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1409         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1410           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1411           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1412           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1413           // no effect.
1414           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1415             TheAnd.setOperand(0, X);
1416             return &TheAnd;
1417           } else {
1418             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1419             // Pull the XOR out of the AND.
1420             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1421             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1422             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1423           }
1424         }
1425       }
1426     }
1427     break;
1428
1429   case Instruction::Shl: {
1430     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1431     // the anded constant includes them, clear them now!
1432     //
1433     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1434     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1435     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1436
1437     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1438       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1439     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1440       TheAnd.setOperand(1, CI);
1441       return &TheAnd;
1442     }
1443     break;
1444   }
1445   case Instruction::Shr:
1446     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1447     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1448     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1449     //
1450     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1451       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1452       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1453       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1454
1455       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1456         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1457       } else if (CI != AndRHS) {
1458         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1459         return &TheAnd;
1460       }
1461     } else {   // Signed shr.
1462       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1463       // with an and.
1464       if (Op->hasOneUse()) {
1465         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1466         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1467         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1468         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1469           // Make the argument unsigned.
1470           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1471           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1472                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1473                                    TheAnd);
1474           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1475                                                     OpRHS, Op->getName()),
1476                                       TheAnd);
1477           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1478           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1479                                                              TheAnd.getName()),
1480                                       TheAnd);
1481           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1482         }
1483       }
1484     }
1485     break;
1486   }
1487   return 0;
1488 }
1489
1490
1491 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1492 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1493 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1494 /// insert new instructions.
1495 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1496                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1497   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1498          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1499   if (Inside) {
1500     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1501       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1502     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1503       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1504
1505     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1506     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1507     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1508     // Convert to unsigned for the comparison.
1509     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1510     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1511     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1512     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1513     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1514   }
1515
1516   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1517     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1518
1519   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1520   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1521     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1522
1523   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1524   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1525   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1526   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1527   // Convert to unsigned for the comparison.
1528   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1529   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1530   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1531   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1532   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1533 }
1534
1535
1536 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1537   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1538   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1539
1540   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1541     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1542
1543   // and X, X = X
1544   if (Op0 == Op1)
1545     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1546
1547   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1548     // and X, -1 == X
1549     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1550       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1551
1552     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS))        // LHS & RHS == 0
1553       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1554
1555     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1556     // and in the first place.
1557     ConstantIntegral *NotAndRHS =
1558       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(AndRHS));
1559     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1560       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1561
1562     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1563     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1564       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1565       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1566       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1567       switch (Op0I->getOpcode()) {
1568       case Instruction::Xor:
1569       case Instruction::Or:
1570         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1571         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1572         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS))
1573           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1574         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1575           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1576
1577         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1578         if (Op0I->hasOneUse()) {
1579           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1580             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1581             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1582                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1583             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1584             return BinaryOperator::create(
1585                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1586           }
1587           if (!isa<Constant>(NotAndRHS) &&
1588               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1589             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1590             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1591                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1592             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1593             return BinaryOperator::create(
1594                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1595           }
1596         }
1597
1598         break;
1599       case Instruction::And:
1600         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1601         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS) ||
1602             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1603           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1604         break;
1605       }
1606
1607       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1608         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1609           return Res;
1610     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1611       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1612
1613       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
1614       if (SrcTy->isIntegral() &&
1615           SrcTy->getPrimitiveSize() < CI->getType()->getPrimitiveSize()) {
1616
1617         if (SrcTy->isUnsigned()) {
1618           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
1619           // anyway (due to the zero extension).
1620           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1621           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1622           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
1623           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
1624             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1625           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
1626             I.setOperand(1, Result);
1627             return &I;
1628           }
1629
1630         } else {
1631           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
1632             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
1633             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
1634             // it.
1635             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1636             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1637             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
1638             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
1639               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
1640               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
1641               // unsigned, then to the requested size.
1642               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
1643               Instruction *NC =
1644                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
1645                              CI->getName()+".uns");
1646               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1647               // Finally, insert a replacement for CI.
1648               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
1649               CI->setName("");
1650               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1651               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
1652               I.setOperand(0, NC);
1653               return &I;               // The AND operand was modified.
1654             }
1655           }
1656         }
1657       }
1658     }
1659
1660     // Try to fold constant and into select arguments.
1661     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1662       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1663         return R;
1664     if (isa<PHINode>(Op0))
1665       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1666         return NV;
1667   }
1668
1669   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1670   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1671
1672   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1673     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1674
1675   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1676   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1677     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1678                                                I.getName()+".demorgan");
1679     InsertNewInstBefore(Or, I);
1680     return BinaryOperator::createNot(Or);
1681   }
1682
1683   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
1684     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1685     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1686       return R;
1687
1688     Value *LHSVal, *RHSVal;
1689     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1690     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1691     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1692       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1693         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
1694             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1695             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1696             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1697           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1698           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1699           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1700           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1701             std::swap(LHS, RHS);
1702             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1703             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1704           }
1705
1706           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1707           // comparing a value against two constants and and'ing the result
1708           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1709           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1710           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1711           // equal.
1712           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1713
1714           switch (LHSCC) {
1715           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1716           case Instruction::SetEQ:
1717             switch (RHSCC) {
1718             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1719             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
1720             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
1721               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1722             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1723             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
1724               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1725             }
1726           case Instruction::SetNE:
1727             switch (RHSCC) {
1728             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1729             case Instruction::SetLT:
1730               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
1731                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
1732               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
1733             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1734             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
1735               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1736             case Instruction::SetNE:
1737               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1738                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1739                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1740                                                       LHSVal->getName()+".off");
1741                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1742                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1743                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1744                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
1745                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1746                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1747               }
1748               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1749             }
1750             break;
1751           case Instruction::SetLT:
1752             switch (RHSCC) {
1753             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1754             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
1755             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
1756               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1757             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
1758             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
1759               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1760             }
1761           case Instruction::SetGT:
1762             switch (RHSCC) {
1763             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1764             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
1765               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1766             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
1767               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1768             case Instruction::SetNE:
1769               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
1770                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
1771               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
1772             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
1773               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
1774             }
1775           }
1776         }
1777   }
1778
1779   return Changed ? &I : 0;
1780 }
1781
1782 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1783   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1784   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1785
1786   if (isa<UndefValue>(Op1))
1787     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
1788                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1789
1790   // or X, X = X   or X, 0 == X
1791   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1792     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1793
1794   // or X, -1 == -1
1795   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1796     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
1797     // replace this instruction with RHS directly.
1798     if (MaskedValueIsZero(Op0,
1799                           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(RHS))))
1800       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1801
1802     ConstantInt *C1; Value *X;
1803     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1804     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1805       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1806       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1807       InsertNewInstBefore(Or, I);
1808       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1809     }
1810
1811     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1812     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1813       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1814       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1815       InsertNewInstBefore(Or, I);
1816       return BinaryOperator::createXor(Or,
1817                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1818     }
1819
1820     // Try to fold constant and into select arguments.
1821     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1822       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1823         return R;
1824     if (isa<PHINode>(Op0))
1825       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1826         return NV;
1827   }
1828
1829   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1830   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1831   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1832       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) && A == B)
1833     return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1834
1835   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
1836     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
1837       return ReplaceInstUsesWith(I,
1838                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1839   } else {
1840     A = 0;
1841   }
1842
1843   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
1844     if (Op0 == B)
1845       return ReplaceInstUsesWith(I,
1846                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1847
1848     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
1849     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1850       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
1851                                               I.getName()+".demorgan"), I);
1852       return BinaryOperator::createNot(And);
1853     }
1854   }
1855
1856   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1857   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
1858     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1859       return R;
1860
1861     Value *LHSVal, *RHSVal;
1862     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1863     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1864     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1865       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1866         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
1867             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1868             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1869             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1870           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1871           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1872           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1873           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1874             std::swap(LHS, RHS);
1875             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1876             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1877           }
1878
1879           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1880           // comparing a value against two constants and or'ing the result
1881           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1882           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1883           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1884           // equal.
1885           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1886
1887           switch (LHSCC) {
1888           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1889           case Instruction::SetEQ:
1890             switch (RHSCC) {
1891             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1892             case Instruction::SetEQ:
1893               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
1894                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1895                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1896                                                       LHSVal->getName()+".off");
1897                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1898                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1899                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1900                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
1901                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1902                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1903               }
1904               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
1905
1906             case Instruction::SetGT:
1907               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X == 13 | X > 14) -> X > 13
1908                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, LHSCst);
1909               break;                        // (X == 13 | X > 15) -> no change
1910             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
1911             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
1912               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1913             }
1914             break;
1915           case Instruction::SetNE:
1916             switch (RHSCC) {
1917             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1918             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15) -> X < 15
1919               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1920             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
1921             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
1922               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1923             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
1924               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1925             }
1926             break;
1927           case Instruction::SetLT:
1928             switch (RHSCC) {
1929             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1930             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
1931               break;
1932             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
1933               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
1934             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
1935             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
1936               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1937             }
1938             break;
1939           case Instruction::SetGT:
1940             switch (RHSCC) {
1941             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1942             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
1943             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
1944               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1945             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
1946             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
1947               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1948             }
1949           }
1950         }
1951   }
1952   return Changed ? &I : 0;
1953 }
1954
1955 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
1956 struct XorSelf {
1957   Value *RHS;
1958   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1959   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1960   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
1961     return &Xor;
1962   }
1963 };
1964
1965
1966 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1967   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1968   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1969
1970   if (isa<UndefValue>(Op1))
1971     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
1972
1973   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
1974   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
1975     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
1976     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1977   }
1978
1979   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1980     // xor X, 0 == X
1981     if (RHS->isNullValue())
1982       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1983
1984     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1985       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
1986       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
1987         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
1988           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
1989                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
1990
1991       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
1992       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
1993         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
1994           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
1995           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
1996                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1997           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
1998         }
1999
2000       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2001       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2002         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2003         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2004           Instruction *NotY =
2005             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2006                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2007           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2008           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2009         }
2010       }
2011
2012       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2013         switch (Op0I->getOpcode()) {
2014         case Instruction::Add:
2015           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2016           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2017             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2018             return BinaryOperator::createSub(
2019                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2020                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2021                                           Op0I->getOperand(0));
2022           }
2023           break;
2024         case Instruction::And:
2025           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2026           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2027             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2028           break;
2029         case Instruction::Or:
2030           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2031           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2032             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2033           break;
2034         default: break;
2035         }
2036     }
2037
2038     // Try to fold constant and into select arguments.
2039     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2040       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2041         return R;
2042     if (isa<PHINode>(Op0))
2043       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2044         return NV;
2045   }
2046
2047   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2048     if (X == Op1)
2049       return ReplaceInstUsesWith(I,
2050                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2051
2052   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2053     if (X == Op0)
2054       return ReplaceInstUsesWith(I,
2055                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2056
2057   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2058     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2059       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2060         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2061         I.swapOperands();
2062         std::swap(Op0, Op1);
2063       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2064         I.swapOperands();
2065         std::swap(Op0, Op1);
2066       }
2067     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2068       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2069         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2070       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2071         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2072     }
2073
2074   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2075     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2076       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2077         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2078       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2079         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2080                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2081         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2082       }
2083     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2084       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2085         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2086       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2087         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2088     }
2089
2090   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2091   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
2092   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2093       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
2094       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2095     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2096
2097   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2098   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2099     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2100       return R;
2101
2102   return Changed ? &I : 0;
2103 }
2104
2105 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2106 /// overflowed for this type.
2107 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2108                             ConstantInt *In2) {
2109   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2110   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2111 }
2112
2113 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2114   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2115 }
2116
2117 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2118 /// overflowed for this type.
2119 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2120                             ConstantInt *In2) {
2121   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2122
2123   if (In1->getType()->isUnsigned())
2124     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2125            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2126   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2127     return false;
2128   if (isPositive(In1))
2129     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2130            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2131   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2132          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2133 }
2134
2135 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2136 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2137 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2138 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2139   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2140   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2141   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2142   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2143   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2144
2145   // Build a mask for high order bits.
2146   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL;
2147   PtrSizeMask >>= 64-(TD.getPointerSize()*8);
2148
2149   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2150     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2151     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2152     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2153                                             SIntPtrTy);
2154     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2155       if (!OpC->isNullValue()) {
2156         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2157         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2158         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2159           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2160         else {
2161           // Emit an add instruction.
2162           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2163              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2164                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2165         }
2166       }
2167     } else {
2168       // Convert to correct type.
2169       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2170                                                Op->getName()+".c"), I);
2171       if (Size != 1)
2172         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2173         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2174                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2175
2176       // Emit an add instruction.
2177       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2178                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2179     }
2180   }
2181   return Result;
2182 }
2183
2184 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2185 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2186 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2187                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2188                                         Instruction &I) {
2189   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2190
2191   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2192     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2193       RHS = CI->getOperand(0);
2194
2195   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2196   if (PtrBase == RHS) {
2197     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2198     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2199     // index is zero or not.
2200     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2201       Instruction *InVal = 0;
2202       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2203       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2204         bool EmitIt = true;
2205         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2206           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2207             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2208           if (C->isNullValue())
2209             EmitIt = false;
2210           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2211             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2212           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2213             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2214                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2215         }
2216
2217         if (EmitIt) {
2218           Instruction *Comp =
2219             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2220                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2221           if (InVal == 0)
2222             InVal = Comp;
2223           else {
2224             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2225             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2226             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2227               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2228             else                              // True if all are equal
2229               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2230           }
2231         }
2232       }
2233
2234       if (InVal)
2235         return InVal;
2236       else
2237         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2238                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2239     }
2240
2241     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2242     // the result to fold to a constant!
2243     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2244       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2245       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2246       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2247                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2248     }
2249   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2250     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0))
2251       return 0;
2252
2253     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2254     bool AllZeros = true;
2255     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2256       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2257           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2258         AllZeros = false;
2259         break;
2260       }
2261     if (AllZeros)
2262       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2263                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2264
2265     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2266     AllZeros = true;
2267     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2268       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2269           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2270         AllZeros = false;
2271         break;
2272       }
2273     if (AllZeros)
2274       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2275
2276     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2277       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2278       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2279       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2280       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2281         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2282           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSize() !=
2283                      GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSize()) {
2284             // Irreconcilable differences.
2285             NumDifferences = 2;
2286             break;
2287           } else {
2288             if (NumDifferences++) break;
2289             DiffOperand = i;
2290           }
2291         }
2292
2293       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2294         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2295                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2296       else if (NumDifferences == 1) {
2297         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2298         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2299         if (LHSV->getType() != RHSV->getType())
2300           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, RHSV->getType(),
2301                                                   LHSV->getName()+".c"), I);
2302           return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2303       }
2304     }
2305
2306     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2307     // the result to fold to a constant!
2308     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2309         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2310       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2311       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2312       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2313       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2314     }
2315   }
2316   return 0;
2317 }
2318
2319
2320 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
2321   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2322   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2323   const Type *Ty = Op0->getType();
2324
2325   // setcc X, X
2326   if (Op0 == Op1)
2327     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2328
2329   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2330     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2331
2332   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2333   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2334   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2335        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2336       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2337        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2338     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2339
2340   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2341   if (Ty == Type::BoolTy) {
2342     switch (I.getOpcode()) {
2343     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2344     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2345       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2346       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2347       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2348     }
2349     case Instruction::SetNE:
2350       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2351
2352     case Instruction::SetGT:
2353       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2354       // FALL THROUGH
2355     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2356       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2357       InsertNewInstBefore(Not, I);
2358       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2359     }
2360     case Instruction::SetGE:
2361       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2362       // FALL THROUGH
2363     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2364       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2365       InsertNewInstBefore(Not, I);
2366       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2367     }
2368     }
2369   }
2370
2371   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2372   // can be folded into the comparison.
2373   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2374     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2375     if (CI->isMinValue()) {
2376       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2377         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2378       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2379         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2380       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2381         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2382       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2383         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2384
2385     } else if (CI->isMaxValue()) {
2386       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2387         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2388       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2389         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2390       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2391         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2392       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2393         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2394
2395       // Comparing against a value really close to min or max?
2396     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2397       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2398         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2399       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2400         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2401
2402     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2403       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2404         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2405       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2406         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2407     }
2408
2409     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2410     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2411     // already been handled above, this requires little checking.
2412     //
2413     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2414       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2415     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2416       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2417
2418     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2419       switch (LHSI->getOpcode()) {
2420       case Instruction::PHI:
2421         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2422           return NV;
2423         break;
2424       case Instruction::And:
2425         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2426             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2427           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2428           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2429           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2430           // access.
2431           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2432           ConstantUInt *ShAmt;
2433           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2434           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2435           const Type *Ty = LHSI->getType();
2436
2437           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2438           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2439           // rights, as they sign-extend.
2440           if (ShAmt) {
2441             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2442                            Shift->getType()->isUnsigned();
2443             if (!CanFold) {
2444               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2445               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2446               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
2447                                    Ty->getPrimitiveSize()*8-ShAmt->getValue());
2448               Constant *ShVal =
2449                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2450               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2451                 CanFold = true;
2452             }
2453
2454             if (CanFold) {
2455               Constant *NewCst;
2456               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2457                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2458               else
2459                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2460
2461               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2462               // compared.
2463               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2464                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2465                 // As a special case, check to see if this means that the
2466                 // result is always true or false now.
2467                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2468                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2469                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2470                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2471               } else {
2472                 I.setOperand(1, NewCst);
2473                 Constant *NewAndCST;
2474                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2475                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2476                 else
2477                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2478                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2479                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2480                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
2481                 AddUsesToWorkList(I);
2482                 return &I;
2483               }
2484             }
2485           }
2486         }
2487         break;
2488
2489       // (setcc (cast X to larger), CI)
2490       case Instruction::Cast:
2491         if (Instruction *R =
2492                 visitSetCondInstWithCastAndConstant(I,cast<CastInst>(LHSI),CI))
2493           return R;
2494         break;
2495
2496       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
2497         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2498           switch (I.getOpcode()) {
2499           default: break;
2500           case Instruction::SetEQ:
2501           case Instruction::SetNE: {
2502             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2503             // comparison cannot succeed.
2504             Constant *Comp =
2505               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
2506             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2507               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2508               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2509               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2510             }
2511
2512             if (LHSI->hasOneUse()) {
2513               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2514               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2515               unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2516               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
2517
2518               Constant *Mask;
2519               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2520                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2521               } else if (ShAmtVal != 0) {
2522                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2523               } else {
2524                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
2525               }
2526
2527               Instruction *AndI =
2528                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2529                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2530               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2531               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2532                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
2533             }
2534           }
2535           }
2536         }
2537         break;
2538
2539       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
2540         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2541           switch (I.getOpcode()) {
2542           default: break;
2543           case Instruction::SetEQ:
2544           case Instruction::SetNE: {
2545             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2546             // comparison cannot succeed.
2547             Constant *Comp =
2548               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
2549
2550             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2551               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2552               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2553               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2554             }
2555
2556             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
2557               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2558
2559               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2560               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
2561               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
2562
2563               Constant *Mask;
2564               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2565                 unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
2566                 if (TypeBits != 64)
2567                   Val &= (1ULL << TypeBits)-1;
2568                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2569               } else {
2570                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2571               }
2572
2573               Instruction *AndI =
2574                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2575                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2576               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2577               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2578                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
2579             }
2580             break;
2581           }
2582           }
2583         }
2584         break;
2585
2586       case Instruction::Div:
2587         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
2588         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2589           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
2590           // Determine, based on the divide type, what the range is being
2591           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
2592           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
2593           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
2594           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
2595
2596           ConstantInt *Prod;
2597           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
2598
2599           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
2600
2601           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
2602           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
2603             LoBound = Prod;
2604             LoOverflow = ProdOV;
2605             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
2606           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
2607             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
2608               // Can't overflow.
2609               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
2610               HiBound = DivRHS;
2611             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
2612               LoBound = Prod;
2613               LoOverflow = ProdOV;
2614               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
2615             } else {                       // (X / pos) op neg
2616               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
2617               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
2618                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
2619               HiBound = Prod;
2620               HiOverflow = ProdOV;
2621             }
2622           } else {                                     // Divisor is < 0.
2623             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
2624               LoBound = AddOne(DivRHS);
2625               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2626             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
2627               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
2628               if (!LoOverflow)
2629                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
2630               HiBound = AddOne(Prod);
2631             } else {                       // (X / neg) op neg
2632               LoBound = Prod;
2633               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
2634               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
2635             }
2636
2637             // Dividing by a negate swaps the condition.
2638             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
2639           }
2640
2641           if (LoBound) {
2642             Value *X = LHSI->getOperand(0);
2643             switch (Opcode) {
2644             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
2645             case Instruction::SetEQ:
2646               if (LoOverflow && HiOverflow)
2647                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2648               else if (HiOverflow)
2649                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
2650               else if (LoOverflow)
2651                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
2652               else
2653                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
2654             case Instruction::SetNE:
2655               if (LoOverflow && HiOverflow)
2656                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2657               else if (HiOverflow)
2658                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2659               else if (LoOverflow)
2660                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2661               else
2662                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
2663             case Instruction::SetLT:
2664               if (LoOverflow)
2665                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2666               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2667             case Instruction::SetGT:
2668               if (HiOverflow)
2669                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2670               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2671             }
2672           }
2673         }
2674         break;
2675       case Instruction::Select:
2676         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
2677         // comparison into the select arms, which will cause one to be
2678         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
2679         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
2680         if (LHSI->hasOneUse()) {
2681           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
2682             // Fold the known value into the constant operand.
2683             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
2684             // Insert a new SetCC of the other select operand.
2685             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
2686                                                       LHSI->getOperand(2), CI,
2687                                                       I.getName()), I);
2688           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
2689             // Fold the known value into the constant operand.
2690             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
2691             // Insert a new SetCC of the other select operand.
2692             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
2693                                                       LHSI->getOperand(1), CI,
2694                                                       I.getName()), I);
2695           }
2696         }
2697
2698         if (Op1)
2699           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
2700         break;
2701       }
2702
2703     // Simplify seteq and setne instructions...
2704     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2705         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
2706       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2707
2708       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
2709       // operand is a constant, simplify a bit.
2710       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2711         switch (BO->getOpcode()) {
2712         case Instruction::Rem:
2713           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
2714           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
2715               BO->hasOneUse() &&
2716               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1)
2717             if (unsigned L2 =
2718                 Log2(cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue())) {
2719               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
2720               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
2721                                                              UTy, "tmp"), I);
2722               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
2723               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
2724                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
2725               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
2726                                             Constant::getNullValue(UTy));
2727             }
2728           break;
2729
2730         case Instruction::Add:
2731           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
2732           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2733             if (BO->hasOneUse())
2734               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2735                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
2736           } else if (CI->isNullValue()) {
2737             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
2738             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
2739             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
2740
2741             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
2742               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
2743             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
2744               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
2745             else if (BO->hasOneUse()) {
2746               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
2747               BO->setName("");
2748               InsertNewInstBefore(Neg, I);
2749               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
2750             }
2751           }
2752           break;
2753         case Instruction::Xor:
2754           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
2755           // the explicit xor.
2756           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2757             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2758                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
2759
2760           // FALLTHROUGH
2761         case Instruction::Sub:
2762           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
2763           if (CI->isNullValue())
2764             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2765                                    BO->getOperand(1));
2766           break;
2767
2768         case Instruction::Or:
2769           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
2770           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
2771           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
2772             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
2773             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
2774               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2775           }
2776           break;
2777
2778         case Instruction::And:
2779           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2780             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
2781             // comparison can never succeed!
2782             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
2783                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
2784               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2785
2786             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
2787             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
2788               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
2789                                      Instruction::SetNE, Op0,
2790                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
2791
2792             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
2793             // to be a signed value as appropriate.
2794             if (isSignBit(BOC)) {
2795               Value *X = BO->getOperand(0);
2796               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
2797               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
2798                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
2799                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2800               }
2801               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
2802                                          Instruction::SetGE, X,
2803                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
2804             }
2805
2806             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
2807             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
2808               Value *X = BO->getOperand(0);
2809               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
2810
2811               // If 'X' is signed, insert a cast now.
2812               if (NegX->getType()->isSigned()) {
2813                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
2814                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2815                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
2816               }
2817
2818               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
2819                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
2820             }
2821
2822           }
2823         default: break;
2824         }
2825       }
2826     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
2827       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
2828       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2829         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
2830         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
2831         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSize();
2832         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
2833             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSize()) {
2834           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
2835                  "Source and destination signednesses should differ!");
2836           if (Cast->getType()->isSigned()) {
2837             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
2838             // vicinity of zero.
2839             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
2840               // X < 0  => x > 127
2841               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2842                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1));
2843             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2844                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
2845               // X > -1  => x < 128
2846               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2847                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize*8-1)));
2848           } else {
2849             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
2850             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
2851                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize*8-1))
2852               // X < 128 => X > -1
2853               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
2854                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
2855             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
2856                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1)
2857               // X > 127 => X < 0
2858               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
2859                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
2860           }
2861         }
2862       }
2863     }
2864   }
2865
2866   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
2867   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
2868     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
2869       return NI;
2870   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
2871     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
2872                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
2873       return NI;
2874
2875   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
2876   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
2877   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2878     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
2879     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
2880         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
2881         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2882          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
2883       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
2884       // operand, where it can often be eliminated completely.
2885       Op0 = CastOp0;
2886
2887       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
2888       // well.
2889       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
2890         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
2891                                                                Op0->getType()))
2892           Op1 = CI2->getOperand(0);
2893
2894       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
2895       if (Op1->getType() != Op0->getType())
2896         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2897           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
2898         } else {
2899           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
2900           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
2901           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
2902         }
2903       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
2904     }
2905
2906     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
2907     // This comes up when you have code like
2908     //   int X = A < B;
2909     //   if (X) ...
2910     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
2911     // with a constant.
2912     if (ConstantInt *ConstantRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2913       const Type *SrcTy = CastOp0->getType();
2914       const Type *DestTy = Op0->getType();
2915       if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
2916           (SrcTy->isUnsigned() || SrcTy == Type::BoolTy)) {
2917         // Ok, we have an expansion of operand 0 into a new type.  Get the
2918         // constant value, masink off bits which are not set in the RHS.  These
2919         // could be set if the destination value is signed.
2920         uint64_t ConstVal = ConstantRHS->getRawValue();
2921         ConstVal &= (1ULL << DestTy->getPrimitiveSize()*8)-1;
2922
2923         // If the constant we are comparing it with has high bits set, which
2924         // don't exist in the original value, the values could never be equal,
2925         // because the source would be zero extended.
2926         unsigned SrcBits =
2927           SrcTy == Type::BoolTy ? 1 : SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
2928         bool HasSignBit = ConstVal & (1ULL << (DestTy->getPrimitiveSize()*8-1));
2929         if (ConstVal & ~((1ULL << SrcBits)-1)) {
2930           switch (I.getOpcode()) {
2931           default: assert(0 && "Unknown comparison type!");
2932           case Instruction::SetEQ:
2933             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2934           case Instruction::SetNE:
2935             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2936           case Instruction::SetLT:
2937           case Instruction::SetLE:
2938             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
2939               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2940             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2941           case Instruction::SetGT:
2942           case Instruction::SetGE:
2943             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
2944               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2945             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2946           }
2947         }
2948
2949         // Otherwise, we can replace the setcc with a setcc of the smaller
2950         // operand value.
2951         Op1 = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(Op1), SrcTy);
2952         return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), CastOp0, Op1);
2953       }
2954     }
2955   }
2956   return Changed ? &I : 0;
2957 }
2958
2959 // visitSetCondInstWithCastAndConstant - this method is part of the
2960 // visitSetCondInst method. It handles the situation where we have:
2961 //   (setcc (cast X to larger), CI)
2962 // It tries to remove the cast and even the setcc if the CI value
2963 // and range of the cast allow it.
2964 Instruction *
2965 InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndConstant(BinaryOperator&I,
2966                                                   CastInst* LHSI,
2967                                                   ConstantInt* CI) {
2968   const Type *SrcTy = LHSI->getOperand(0)->getType();
2969   const Type *DestTy = LHSI->getType();
2970   if (!SrcTy->isIntegral() || !DestTy->isIntegral())
2971     return 0;
2972
2973   unsigned SrcBits = SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
2974   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSize()*8;
2975   if (SrcTy == Type::BoolTy)
2976     SrcBits = 1;
2977   if (DestTy == Type::BoolTy)
2978     DestBits = 1;
2979   if (SrcBits < DestBits) {
2980     // There are fewer bits in the source of the cast than in the result
2981     // of the cast. Any other case doesn't matter because the constant
2982     // value won't have changed due to sign extension.
2983     Constant *NewCst = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
2984     if (ConstantExpr::getCast(NewCst, DestTy) == CI) {
2985       // The constant value operand of the setCC before and after a
2986       // cast to the source type of the cast instruction is the same
2987       // value, so we just replace with the same setcc opcode, but
2988       // using the source value compared to the constant casted to the
2989       // source type.
2990       if (SrcTy->isSigned() && DestTy->isUnsigned()) {
2991         CastInst* Cst = new CastInst(LHSI->getOperand(0),
2992                                      SrcTy->getUnsignedVersion(),
2993                                      LHSI->getName());
2994         InsertNewInstBefore(Cst,I);
2995         return new SetCondInst(I.getOpcode(), Cst,
2996                                ConstantExpr::getCast(CI,
2997                                                  SrcTy->getUnsignedVersion()));
2998       }
2999       return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),NewCst);
3000     }
3001
3002     // The constant value before and after a cast to the source type
3003     // is different, so various cases are possible depending on the
3004     // opcode and the signs of the types involved in the cast.
3005     switch (I.getOpcode()) {
3006     case Instruction::SetLT: {
3007       return 0;
3008       Constant* Max = ConstantIntegral::getMaxValue(SrcTy);
3009       Max = ConstantExpr::getCast(Max, DestTy);
3010       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getSetLT(Max, CI));
3011     }
3012     case Instruction::SetGT: {
3013       return 0; // FIXME! RENABLE.  This breaks for (cast sbyte to uint) > 255
3014       Constant* Min = ConstantIntegral::getMinValue(SrcTy);
3015       Min = ConstantExpr::getCast(Min, DestTy);
3016       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getSetGT(Min, CI));
3017     }
3018     case Instruction::SetEQ:
3019       // We're looking for equality, and we know the values are not
3020       // equal so replace with constant False.
3021       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3022     case Instruction::SetNE:
3023       // We're testing for inequality, and we know the values are not
3024       // equal so replace with constant True.
3025       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3026     case Instruction::SetLE:
3027     case Instruction::SetGE:
3028       assert(0 && "SetLE and SetGE should be handled elsewhere");
3029     default:
3030       assert(0 && "unknown integer comparison");
3031     }
3032   }
3033   return 0;
3034 }
3035
3036
3037 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3038   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3039   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3040   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3041
3042   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3043   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3044   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3045       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3046     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3047
3048   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3049     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3050       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3051     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3052       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3053   }
3054   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3055     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())
3056       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3057     else
3058       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3059   }
3060
3061   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3062   if (!isLeftShift)
3063     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3064       if (CSI->isAllOnesValue())
3065         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3066
3067   // Try to fold constant and into select arguments.
3068   if (isa<Constant>(Op0))
3069     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3070       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3071         return R;
3072
3073   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
3074     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3075     // of a signed value.
3076     //
3077     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
3078     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
3079       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
3080         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3081       else {
3082         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3083         return &I;
3084       }
3085     }
3086
3087     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3088     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3089       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3090         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3091           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3092                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
3093
3094     // Try to fold constant and into select arguments.
3095     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3096       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3097         return R;
3098     if (isa<PHINode>(Op0))
3099       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3100         return NV;
3101
3102     if (Op0->hasOneUse()) {
3103       // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3104       // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3105       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3106         const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3107         if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3108             SrcTy->getPrimitiveSize() < CI->getType()->getPrimitiveSize()) {
3109           // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3110           // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3111           // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3112           // left.
3113           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3114           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3115           Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3116           if (ConstantExpr::getShl(Mask, CUI)->isNullValue()) {
3117             // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3118             // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3119             // unsigned, then to the requested size.
3120             Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3121             Instruction *NC =
3122               new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3123                            CI->getName()+".uns");
3124             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3125             // Finally, insert a replacement for CI.
3126             NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3127             CI->setName("");
3128             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3129             WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3130             I.setOperand(0, NC);
3131             return &I;               // The SHL operand was modified.
3132           }
3133         }
3134       }
3135
3136       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3137       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3138       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3139         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3140           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3141           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3142
3143           switch (Op0BO->getOpcode()) {
3144           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3145           case Instruction::Add:
3146             isValid = isLeftShift;
3147             break;
3148           case Instruction::Or:
3149           case Instruction::Xor:
3150             highBitSet = false;
3151             break;
3152           case Instruction::And:
3153             highBitSet = true;
3154             break;
3155           }
3156
3157           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3158           // by the logical operation, do not perform the transformation.
3159           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3160           // the constant which would cause it to be modified for this
3161           // operation.
3162           //
3163           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
3164             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3165             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3166           }
3167
3168           if (isValid) {
3169             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
3170
3171             Instruction *NewShift =
3172               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
3173                             Op0BO->getName());
3174             Op0BO->setName("");
3175             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3176
3177             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3178                                           NewRHS);
3179           }
3180         }
3181     }
3182
3183     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
3184     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3185       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
3186                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
3187         unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3188         unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)CUI->getValue();
3189
3190         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
3191         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
3192           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
3193           if (Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8 < Amt)
3194             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
3195           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
3196                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3197         }
3198
3199         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
3200         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3201         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3202         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
3203           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
3204           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3205           if (isLeftShift)
3206             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3207           else
3208             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
3209
3210           Instruction *Mask =
3211             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
3212                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
3213           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3214
3215           // Figure out what flavor of shift we should use...
3216           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
3217             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3218           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3219             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3220                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3221           } else {
3222             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
3223                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3224           }
3225         }
3226       }
3227   }
3228
3229   return 0;
3230 }
3231
3232 enum CastType {
3233   Noop     = 0,
3234   Truncate = 1,
3235   Signext  = 2,
3236   Zeroext  = 3
3237 };
3238
3239 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3240 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3241 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3242   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3243          "Only works on integral types!");
3244   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSize()*8;
3245   if (Src == Type::BoolTy) SrcSize = 1;
3246   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSize()*8;
3247   if (Dest == Type::BoolTy) DestSize = 1;
3248
3249   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3250   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3251   if (Src->isSigned()) return Signext;
3252   return Zeroext;
3253 }
3254
3255
3256 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3257 // instruction.
3258 //
3259 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3260                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3261
3262   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3263   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3264   // int->float->int would not be allowed).
3265   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3266     return true;
3267
3268   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3269   // integers of the appropriate size for the code below.
3270   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3271   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3272   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3273
3274   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3275   // change...
3276   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3277     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3278     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3279
3280     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3281     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3282     static const unsigned CastResult[] = {
3283       // First cast is noop
3284       0, 1, 2, 3,
3285       // First cast is a truncate
3286       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3287       // First cast is a sign ext
3288       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3289       // First cast is a zero ext
3290       3, 5, 3, 3,
3291     };
3292
3293     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
3294     switch (Result) {
3295     default: assert(0 && "Illegal table value!");
3296     case 0:
3297     case 1:
3298     case 2:
3299     case 3:
3300       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
3301       // truncates, we could eliminate more casts.
3302       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
3303     case 4:
3304       return false;  // Not possible to eliminate this here.
3305     case 5:
3306       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
3307       // is a truncate or noop.
3308       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
3309       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
3310         return true;
3311       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
3312       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
3313       return ResultCast == FirstCast;
3314     }
3315   }
3316   return false;
3317 }
3318
3319 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
3320   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
3321   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
3322     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
3323                                TD))
3324       return false;
3325   return true;
3326 }
3327
3328 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
3329 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
3330 /// casts that are known to not do anything...
3331 ///
3332 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
3333                                              Instruction *InsertBefore) {
3334   if (V->getType() == DestTy) return V;
3335   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3336     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
3337
3338   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
3339   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
3340   return CI;
3341 }
3342
3343 // CastInst simplification
3344 //
3345 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
3346   Value *Src = CI.getOperand(0);
3347
3348   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
3349   // instruction...
3350   if (CI.getType() == Src->getType())
3351     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
3352
3353   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
3354     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
3355
3356   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
3357   // one!
3358   //
3359   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
3360     Value *A = CSrc->getOperand(0);
3361     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
3362                                CI.getType(), TD)) {
3363       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
3364       // has a good chance of making CSrc dead.
3365       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
3366       return &CI;
3367     }
3368
3369     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
3370     // to convert this into a logical 'and' instruction.
3371     //
3372     if (A->getType()->isInteger() &&
3373         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
3374         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
3375         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()&&
3376         A->getType()->getPrimitiveSize() == CI.getType()->getPrimitiveSize()) {
3377       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
3378              "Cannot have type bigger than ulong!");
3379       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
3380       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
3381                                           AndValue);
3382       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
3383       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
3384       if (And->getType() != CI.getType()) {
3385         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
3386         InsertNewInstBefore(And, CI);
3387         And = new CastInst(And, CI.getType());
3388       }
3389       return And;
3390     }
3391   }
3392
3393   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
3394   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
3395     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
3396                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
3397
3398   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
3399   // this into a cast of the original pointer!
3400   //
3401   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
3402     bool AllZeroOperands = true;
3403     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3404       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
3405           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
3406         AllZeroOperands = false;
3407         break;
3408       }
3409     if (AllZeroOperands) {
3410       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
3411       return &CI;
3412     }
3413   }
3414
3415   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
3416   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
3417   //
3418   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
3419     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
3420       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
3421         // Get the type really allocated and the type casted to...
3422         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
3423         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
3424         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
3425           uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
3426           uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
3427
3428           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
3429           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
3430             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy,
3431                                          AllocElTySize/CastElTySize);
3432             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
3433             AllocationInst *New;
3434             if (isa<MallocInst>(AI))
3435               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
3436             else
3437               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
3438             InsertNewInstBefore(New, *AI);
3439             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
3440           }
3441         }
3442       }
3443
3444   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
3445     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
3446       return NV;
3447   if (isa<PHINode>(Src))
3448     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
3449       return NV;
3450
3451   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
3452   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
3453   // for now.
3454   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
3455     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
3456         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
3457       const Type *DestTy = CI.getType();
3458       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
3459       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
3460
3461       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
3462       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
3463
3464       switch (SrcI->getOpcode()) {
3465       case Instruction::Add:
3466       case Instruction::Mul:
3467       case Instruction::And:
3468       case Instruction::Or:
3469       case Instruction::Xor:
3470         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
3471         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
3472           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
3473           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
3474           // converting signedness, which is a noop.
3475           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
3476               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
3477             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3478             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
3479             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
3480                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
3481           }
3482         }
3483         break;
3484       case Instruction::Shl:
3485         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
3486         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
3487         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
3488         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
3489         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
3490             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
3491           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3492           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
3493         }
3494         break;
3495       }
3496     }
3497
3498   return 0;
3499 }
3500
3501 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
3502 ///   %C = or %A, %B
3503 ///   %D = select %cond, %C, %A
3504 /// into:
3505 ///   %C = select %cond, %B, 0
3506 ///   %D = or %A, %C
3507 ///
3508 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
3509 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
3510 /// equal the other incoming value of the select.
3511 ///
3512 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
3513   switch (I->getOpcode()) {
3514   case Instruction::Add:
3515   case Instruction::Mul:
3516   case Instruction::And:
3517   case Instruction::Or:
3518   case Instruction::Xor:
3519     return 3;              // Can fold through either operand.
3520   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
3521   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
3522   case Instruction::Shr:
3523     return 1;
3524   default:
3525     return 0;              // Cannot fold
3526   }
3527 }
3528
3529 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
3530 /// function, return the identity constant that goes into the select.
3531 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
3532   switch (I->getOpcode()) {
3533   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
3534   case Instruction::Add:
3535   case Instruction::Sub:
3536   case Instruction::Or:
3537   case Instruction::Xor:
3538     return Constant::getNullValue(I->getType());
3539   case Instruction::Shl:
3540   case Instruction::Shr:
3541     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
3542   case Instruction::And:
3543     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
3544   case Instruction::Mul:
3545     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
3546   }
3547 }
3548
3549 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
3550 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
3551 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
3552                                           Instruction *FI) {
3553   if (TI->getNumOperands() == 1) {
3554     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
3555     // merge.
3556     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3557       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
3558         return 0;
3559     } else {
3560       return 0;  // unknown unary op.
3561     }
3562
3563     // Fold this by inserting a select from the input values.
3564     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
3565                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
3566     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3567     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
3568   }
3569
3570   // Only handle binary operators here.
3571   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
3572     return 0;
3573
3574   // Figure out if the operations have any operands in common.
3575   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
3576   bool MatchIsOpZero;
3577   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
3578     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3579     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3580     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3581     MatchIsOpZero = true;
3582   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
3583     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3584     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3585     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3586     MatchIsOpZero = false;
3587   } else if (!TI->isCommutative()) {
3588     return 0;
3589   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
3590     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3591     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3592     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3593     MatchIsOpZero = true;
3594   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
3595     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3596     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3597     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3598     MatchIsOpZero = true;
3599   } else {
3600     return 0;
3601   }
3602
3603   // If we reach here, they do have operations in common.
3604   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
3605                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
3606   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3607
3608   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
3609     if (MatchIsOpZero)
3610       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3611     else
3612       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3613   } else {
3614     if (MatchIsOpZero)
3615       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3616     else
3617       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3618   }
3619 }
3620
3621 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3622   Value *CondVal = SI.getCondition();
3623   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
3624   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
3625
3626   // select true, X, Y  -> X
3627   // select false, X, Y -> Y
3628   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
3629     if (C == ConstantBool::True)
3630       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3631     else {
3632       assert(C == ConstantBool::False);
3633       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3634     }
3635
3636   // select C, X, X -> X
3637   if (TrueVal == FalseVal)
3638     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3639
3640   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
3641     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3642   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
3643     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3644   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
3645     if (isa<Constant>(TrueVal))
3646       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3647     else
3648       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3649   }
3650
3651   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
3652     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
3653       if (C == ConstantBool::True) {
3654         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
3655         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
3656       } else {
3657         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
3658         Value *NotCond =
3659           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3660                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
3661         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
3662       }
3663     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
3664       if (C == ConstantBool::False) {
3665         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
3666         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
3667       } else {
3668         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
3669         Value *NotCond =
3670           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3671                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
3672         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
3673       }
3674     }
3675
3676   // Selecting between two integer constants?
3677   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
3678     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
3679       // select C, 1, 0 -> cast C to int
3680       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
3681         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
3682       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
3683         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
3684         Value *NotCond =
3685           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
3686                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
3687         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
3688       }
3689
3690       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
3691       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
3692       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
3693       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
3694       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
3695         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
3696           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3697                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
3698               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
3699               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
3700             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
3701               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
3702                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
3703                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
3704                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
3705                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
3706                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
3707                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
3708                 // false val is the zero.
3709                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
3710                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
3711                 Value *V = ICA;
3712                 if (ShouldNotVal)
3713                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
3714                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
3715                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
3716               }
3717     }
3718
3719   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
3720   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
3721     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
3722       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
3723       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3724         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3725       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
3726       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
3727         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3728       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
3729
3730     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
3731       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
3732       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3733         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3734       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
3735       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
3736         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3737       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
3738     }
3739   }
3740
3741   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
3742     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
3743       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
3744         bool isInverse = false;
3745         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
3746
3747         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
3748         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
3749           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
3750             return IV;
3751
3752         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
3753         // even legal for FP.
3754         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
3755             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
3756           AddOp = FI; SubOp = TI;
3757         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
3758                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
3759           AddOp = TI; SubOp = FI;
3760         }
3761
3762         if (AddOp) {
3763           Value *OtherAddOp = 0;
3764           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
3765             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
3766           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
3767             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
3768           }
3769
3770           if (OtherAddOp) {
3771             // So at this point we know we have:
3772             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
3773             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
3774             // a constant.
3775             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
3776                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
3777               Value *NegVal;
3778               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
3779                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
3780               } else {
3781                 NegVal = InsertNewInstBefore(
3782                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
3783               }
3784
3785               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
3786               Value *NewFalseOp = NegVal;
3787               if (AddOp != TI)
3788                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
3789               Instruction *NewSel =
3790                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
3791
3792               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
3793               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
3794             }
3795           }
3796         }
3797       }
3798
3799   // See if we can fold the select into one of our operands.
3800   if (SI.getType()->isInteger()) {
3801     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
3802     // transformation we are doing here.
3803     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
3804       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
3805           !isa<Constant>(FalseVal))
3806         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
3807           unsigned OpToFold = 0;
3808           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
3809             OpToFold = 1;
3810           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
3811             OpToFold = 2;
3812           }
3813
3814           if (OpToFold) {
3815             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
3816             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
3817             Instruction *NewSel =
3818               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
3819                              Name);
3820             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
3821             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
3822               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
3823             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
3824               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
3825             else {
3826               assert(0 && "Unknown instruction!!");
3827             }
3828           }
3829         }
3830
3831     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
3832       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
3833           !isa<Constant>(TrueVal))
3834         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
3835           unsigned OpToFold = 0;
3836           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
3837             OpToFold = 1;
3838           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
3839             OpToFold = 2;
3840           }
3841
3842           if (OpToFold) {
3843             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
3844             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
3845             Instruction *NewSel =
3846               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
3847                              Name);
3848             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
3849             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
3850               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
3851             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
3852               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
3853             else {
3854               assert(0 && "Unknown instruction!!");
3855             }
3856           }
3857         }
3858   }
3859   return 0;
3860 }
3861
3862
3863 // CallInst simplification
3864 //
3865 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
3866   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
3867   // visitCallSite.
3868   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(&CI)) {
3869     bool Changed = false;
3870
3871     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
3872     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
3873       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
3874
3875       // FIXME: Increase alignment here.
3876
3877       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
3878         if (CI->getRawValue() == 1) {
3879           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
3880           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
3881           // alignment is sufficient.
3882         }
3883     }
3884
3885     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
3886     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
3887     // into a call to memcpy.
3888     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI))
3889       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
3890         if (GVSrc->isConstant()) {
3891           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
3892           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
3893                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
3894           CI.setOperand(0, MemCpy);
3895           Changed = true;
3896         }
3897
3898     if (Changed) return &CI;
3899   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(&CI)) {
3900     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
3901     // stoppoint in the chain, it is not needed.
3902     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
3903         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
3904       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
3905           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
3906         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
3907         return EraseInstFromFunction(CI);
3908       }
3909   }
3910
3911   return visitCallSite(&CI);
3912 }
3913
3914 // InvokeInst simplification
3915 //
3916 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
3917   return visitCallSite(&II);
3918 }
3919
3920 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
3921 //
3922 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
3923   bool Changed = false;
3924
3925   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
3926   // to the arguments of the call/invoke.
3927   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
3928
3929   Value *Callee = CS.getCalledValue();
3930
3931   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
3932     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
3933     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
3934     // that we can't modify the CFG here.
3935     new StoreInst(ConstantBool::True,
3936                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
3937                   CS.getInstruction());
3938
3939     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
3940       CS.getInstruction()->
3941         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
3942
3943     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
3944       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
3945       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
3946                      ConstantBool::True, II);
3947     }
3948     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
3949   }
3950
3951   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
3952   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
3953   if (FTy->isVarArg()) {
3954     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
3955     // the call.
3956     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
3957            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
3958       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
3959         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
3960         // area, we can eliminate the use of the cast.
3961         Value *Op = CI->getOperand(0);
3962         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
3963           *I = Op;
3964           Changed = true;
3965         }
3966       }
3967   }
3968
3969   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
3970 }
3971
3972 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
3973 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
3974 //
3975 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
3976   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
3977   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
3978   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
3979     return false;
3980   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
3981   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
3982
3983   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
3984   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
3985   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
3986   //
3987   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
3988   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
3989
3990   // Check to see if we are changing the return type...
3991   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
3992     if (Callee->isExternal() &&
3993         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
3994         !Caller->use_empty())
3995       return false;   // Cannot transform this return value...
3996
3997     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
3998     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
3999     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4000     // the critical edge).  Bail out in this case.
4001     if (!Caller->use_empty())
4002       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4003         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4004              UI != E; ++UI)
4005           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
4006             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
4007                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
4008               return false;
4009   }
4010
4011   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
4012   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
4013
4014   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
4015   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
4016     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4017     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
4018     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
4019   }
4020
4021   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
4022       Callee->isExternal())
4023     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
4024
4025   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
4026   // inserting cast instructions as necessary...
4027   std::vector<Value*> Args;
4028   Args.reserve(NumActualArgs);
4029
4030   AI = CS.arg_begin();
4031   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
4032     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4033     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
4034       Args.push_back(*AI);
4035     } else {
4036       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
4037                                          *Caller));
4038     }
4039   }
4040
4041   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
4042   // now...
4043   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
4044     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
4045
4046   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
4047   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
4048     if (!FT->isVarArg()) {
4049       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
4050                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
4051     } else {
4052       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
4053       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
4054         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
4055         if (PTy != (*AI)->getType()) {
4056           // Must promote to pass through va_arg area!
4057           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
4058           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
4059           Args.push_back(Cast);
4060         } else {
4061           Args.push_back(*AI);
4062         }
4063       }
4064     }
4065
4066   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
4067     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
4068
4069   Instruction *NC;
4070   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4071     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4072                         Args, Caller->getName(), Caller);
4073   } else {
4074     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
4075   }
4076
4077   // Insert a cast of the return type as necessary...
4078   Value *NV = NC;
4079   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
4080     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
4081       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
4082
4083       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
4084       // non-phi, instruction in the normal successor block.
4085       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4086         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
4087         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
4088         InsertNewInstBefore(NC, *I);
4089       } else {
4090         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
4091         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
4092       }
4093       AddUsersToWorkList(*Caller);
4094     } else {
4095       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
4096     }
4097   }
4098
4099   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
4100     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
4101   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
4102   removeFromWorkList(Caller);
4103   return true;
4104 }
4105
4106
4107 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
4108 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
4109 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
4110 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
4111   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
4112
4113   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
4114   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
4115   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
4116   // code size and simplifying code.
4117   Constant *ConstantOp = 0;
4118   const Type *CastSrcTy = 0;
4119   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
4120     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
4121   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
4122     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
4123     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
4124     if (ConstantOp == 0) return 0;
4125   } else {
4126     return 0;  // Cannot fold this operation.
4127   }
4128
4129   // Check to see if all arguments are the same operation.
4130   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4131     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
4132     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
4133     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
4134       return 0;
4135     if (CastSrcTy) {
4136       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
4137         return 0;  // Cast operation must match.
4138     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
4139       return 0;
4140     }
4141   }
4142
4143   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
4144   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
4145   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
4146                                PN.getName()+".in");
4147   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
4148
4149   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
4150   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
4151
4152   // Add all operands to the new PHI.
4153   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4154     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
4155     if (NewInVal != InVal)
4156       InVal = 0;
4157     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
4158   }
4159
4160   Value *PhiVal;
4161   if (InVal) {
4162     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
4163     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
4164     PhiVal = InVal;
4165     delete NewPN;
4166   } else {
4167     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
4168     PhiVal = NewPN;
4169   }
4170
4171   // Insert and return the new operation.
4172   if (isa<CastInst>(FirstInst))
4173     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
4174   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
4175     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
4176   else
4177     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
4178                          PhiVal, ConstantOp);
4179 }
4180
4181 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
4182 /// that is dead.
4183 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
4184   if (PN->use_empty()) return true;
4185   if (!PN->hasOneUse()) return false;
4186
4187   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
4188   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
4189     return true;
4190
4191   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
4192     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
4193
4194   return false;
4195 }
4196
4197 // PHINode simplification
4198 //
4199 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
4200   if (Value *V = hasConstantValue(&PN)) {
4201     // If V is an instruction, we have to be certain that it dominates PN.
4202     // However, because we don't have dom info, we can't do a perfect job.
4203     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4204       // We know that the instruction dominates the PHI if there are no undef
4205       // values coming in.
4206       if (I->getParent() != &I->getParent()->getParent()->front() ||
4207           isa<InvokeInst>(I))
4208         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4209           if (isa<UndefValue>(PN.getIncomingValue(i))) {
4210             V = 0;
4211             break;
4212           }
4213     }
4214
4215     if (V)
4216       return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
4217   }
4218
4219   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
4220   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
4221   // constants.
4222   if (PN.hasOneUse())
4223     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
4224       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
4225         bool AllConstant = true;
4226         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4227           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
4228             AllConstant = false;
4229             break;
4230           }
4231         if (AllConstant) {
4232           // Make a new PHI with all casted values.
4233           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
4234           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4235             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
4236             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
4237                              PN.getIncomingBlock(i));
4238           }
4239
4240           // Update the cast instruction.
4241           CI->setOperand(0, New);
4242           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
4243           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
4244           return &PN;                // PN is now dead!
4245         }
4246       }
4247
4248   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
4249   // reducing code size.
4250   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
4251       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
4252     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
4253       return Result;
4254
4255   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
4256   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
4257   // PHI)... break the cycle.
4258   if (PN.hasOneUse())
4259     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
4260       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
4261       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
4262       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
4263         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
4264     }
4265
4266   return 0;
4267 }
4268
4269 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
4270                                       Instruction *InsertPoint,
4271                                       InstCombiner *IC) {
4272   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
4273   const Type *VTy = V->getType();
4274   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
4275     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
4276     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
4277                                              V->getName()), *InsertPoint);
4278   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
4279                                  *InsertPoint);
4280 }
4281
4282
4283 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
4284   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
4285   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
4286   // If so, eliminate the noop.
4287   if (GEP.getNumOperands() == 1)
4288     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4289
4290   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
4291     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
4292
4293   bool HasZeroPointerIndex = false;
4294   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
4295     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
4296
4297   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
4298     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4299
4300   // Eliminate unneeded casts for indices.
4301   bool MadeChange = false;
4302   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4303   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
4304     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
4305       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
4306         Value *Src = CI->getOperand(0);
4307         const Type *SrcTy = Src->getType();
4308         const Type *DestTy = CI->getType();
4309         if (Src->getType()->isInteger()) {
4310           if (SrcTy->getPrimitiveSize() == DestTy->getPrimitiveSize()) {
4311             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
4312             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
4313             // 32-bit pointer platforms.
4314             if (DestTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
4315               MadeChange = true;
4316               GEP.setOperand(i, Src);
4317             }
4318           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
4319                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
4320             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
4321             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
4322             // pointer target.
4323             if (SrcTy->isSigned() ||
4324                 SrcTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
4325               MadeChange = true;
4326               GEP.setOperand(i, Src);
4327             }
4328           }
4329         }
4330       }
4331       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
4332       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
4333       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
4334       // obvious.
4335       Value *Op = GEP.getOperand(i);
4336       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
4337         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4338           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
4339                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
4340           MadeChange = true;
4341         } else {
4342           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
4343                                                 Op->getName()), GEP);
4344           GEP.setOperand(i, Op);
4345           MadeChange = true;
4346         }
4347
4348       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
4349       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
4350       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
4351         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
4352                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
4353         MadeChange = true;
4354       }
4355     }
4356   if (MadeChange) return &GEP;
4357
4358   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
4359   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
4360   // getelementptr instructions into a single instruction.
4361   //
4362   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
4363   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
4364     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
4365
4366   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
4367     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
4368     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
4369     // avoids us creating a TON of code in some cases.
4370     //
4371     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
4372         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
4373       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
4374
4375     std::vector<Value *> Indices;
4376
4377     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
4378     bool EndsWithSequential = false;
4379     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
4380            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
4381       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
4382
4383     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
4384     if (EndsWithSequential) {
4385       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
4386       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
4387       //
4388       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
4389       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
4390         Sum = GO1;
4391       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
4392         Sum = SO1;
4393       } else {
4394         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
4395         // target's pointer size.
4396         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
4397           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
4398             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
4399           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
4400             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
4401           } else {
4402             unsigned PS = TD->getPointerSize();
4403             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4404               // Convert GO1 to SO1's type.
4405               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
4406
4407             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4408               // Convert SO1 to GO1's type.
4409               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
4410             } else {
4411               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
4412               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
4413               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
4414             }
4415           }
4416         }
4417         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
4418           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
4419         else {
4420           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
4421           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
4422         }
4423       }
4424
4425       // Recycle the GEP we already have if possible.
4426       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
4427         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
4428         GEP.setOperand(1, Sum);
4429         return &GEP;
4430       } else {
4431         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4432                        SrcGEPOperands.end()-1);
4433         Indices.push_back(Sum);
4434         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
4435       }
4436     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
4437                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
4438                SrcGEPOperands.size() != 1) {
4439       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
4440       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4441                      SrcGEPOperands.end());
4442       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4443     }
4444
4445     if (!Indices.empty())
4446       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
4447
4448   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
4449     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
4450     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
4451
4452     // Scan for nonconstants...
4453     std::vector<Constant*> Indices;
4454     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
4455     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
4456       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
4457
4458     if (I == E) {  // If they are all constants...
4459       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
4460
4461       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
4462       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
4463     }
4464   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
4465     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4466       if (HasZeroPointerIndex) {
4467         // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
4468         // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
4469         //
4470         // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
4471         //
4472         Constant *X = CE->getOperand(0);
4473         const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(CE->getType());
4474         if (const PointerType *XTy = dyn_cast<PointerType>(X->getType()))
4475           if (const ArrayType *XATy =
4476               dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
4477             if (const ArrayType *CATy =
4478                 dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
4479               if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
4480                 // At this point, we know that the cast source type is a pointer
4481                 // to an array of the same type as the destination pointer
4482                 // array.  Because the array type is never stepped over (there
4483                 // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
4484                 GEP.setOperand(0, X);
4485                 return &GEP;
4486               }
4487       } else if (GEP.getNumOperands() == 2 &&
4488                  isa<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType())) {
4489         // Transform things like:
4490         // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x sbyte]* %str to ubyte*), uint %V
4491         // into:  %t1 = getelementptr [2 x sbyte*]* %str, int 0, uint %V; cast
4492         Constant *X = CE->getOperand(0);
4493         const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
4494         const Type *ResElTy =cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
4495         if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4496             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
4497             TD->getTypeSize(ResElTy)) {
4498           Value *V = InsertNewInstBefore(
4499                  new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4500                                        GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
4501           return new CastInst(V, GEP.getType());
4502         }
4503       }
4504     }
4505   }
4506
4507   return 0;
4508 }
4509
4510 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
4511   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
4512   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
4513     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
4514       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
4515       AllocationInst *New = 0;
4516
4517       // Create and insert the replacement instruction...
4518       if (isa<MallocInst>(AI))
4519         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
4520       else {
4521         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
4522         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
4523       }
4524
4525       InsertNewInstBefore(New, AI);
4526
4527       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
4528       // allocas if possible...
4529       //
4530       BasicBlock::iterator It = New;
4531       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
4532
4533       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
4534       // insert our getelementptr instruction...
4535       //
4536       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
4537       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
4538
4539       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
4540       // allocation.
4541       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
4542     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
4543       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4544     }
4545
4546   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
4547   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
4548   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
4549   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
4550       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4551     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4552
4553   return 0;
4554 }
4555
4556 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
4557   Value *Op = FI.getOperand(0);
4558
4559   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
4560   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4561     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
4562       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
4563       return &FI;
4564     }
4565
4566   // free undef -> unreachable.
4567   if (isa<UndefValue>(Op)) {
4568     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
4569     new StoreInst(ConstantBool::True,
4570                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
4571     return EraseInstFromFunction(FI);
4572   }
4573
4574   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
4575   // when lots of inlining happens.
4576   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
4577     return EraseInstFromFunction(FI);
4578
4579   return 0;
4580 }
4581
4582
4583 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
4584 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
4585 /// expression, or null if something is funny.
4586 ///
4587 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
4588   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
4589     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
4590
4591   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
4592   // addressing...
4593   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
4594   for (++I; I != E; ++I)
4595     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
4596       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
4597       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
4598              "Struct index out of range!");
4599       unsigned El = (unsigned)CU->getValue();
4600       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
4601         C = CS->getOperand(El);
4602       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
4603         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
4604       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
4605         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
4606       } else {
4607         return 0;
4608       }
4609     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
4610       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
4611       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
4612       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
4613         C = CA->getOperand((unsigned)CI->getRawValue());
4614       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
4615         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
4616       else if (isa<UndefValue>(C))
4617         C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
4618       else
4619         return 0;
4620     } else {
4621       return 0;
4622     }
4623   return C;
4624 }
4625
4626 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
4627 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
4628   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
4629   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
4630
4631   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
4632   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
4633     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4634
4635     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
4636       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
4637       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
4638       // constants.
4639       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
4640         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
4641           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
4642             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
4643             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
4644             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
4645             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4646           }
4647
4648       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
4649           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
4650                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
4651
4652         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
4653         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
4654         // the result of the loaded value.
4655         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
4656                                                              CI->getName(),
4657                                                          LI.isVolatile()),LI);
4658         // Now cast the result of the load.
4659         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
4660       }
4661     }
4662   }
4663   return 0;
4664 }
4665
4666 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
4667 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
4668 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
4669 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
4670 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
4671   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
4672   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
4673
4674   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
4675   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
4676   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
4677   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
4678   // the load entirely).
4679   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
4680
4681   while (BBI != E) {
4682     --BBI;
4683
4684     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
4685       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
4686     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
4687       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
4688
4689   }
4690   return false;
4691 }
4692
4693 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
4694   Value *Op = LI.getOperand(0);
4695
4696   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4697     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C)) &&
4698         !LI.isVolatile()) {                          // load null/undef -> undef
4699       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
4700       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
4701       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
4702       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()), C, &LI);
4703       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
4704     }
4705
4706     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
4707     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
4708       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
4709         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
4710
4711     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
4712     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
4713       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
4714         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
4715           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
4716             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
4717               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
4718       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4719         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
4720           return Res;
4721       }
4722   }
4723
4724   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
4725   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4726     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
4727       return Res;
4728
4729   if (!LI.isVolatile() && Op->hasOneUse()) {
4730     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
4731     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
4732     // exposes redundancy in the code.
4733     //
4734     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
4735     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
4736     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
4737     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
4738     // unconditionally.
4739     //
4740     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
4741       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
4742       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
4743           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
4744         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
4745                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
4746         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
4747                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
4748         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
4749       }
4750
4751       // load (select (cond, null, P)) -> load P
4752       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
4753         if (C->isNullValue()) {
4754           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
4755           return &LI;
4756         }
4757
4758       // load (select (cond, P, null)) -> load P
4759       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
4760         if (C->isNullValue()) {
4761           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
4762           return &LI;
4763         }
4764
4765     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
4766       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
4767       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
4768
4769       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
4770       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
4771       // loaded from the PHI.
4772       if (Safe) {
4773         BasicBlock::iterator I = &LI;
4774         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
4775           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
4776             Safe = false;
4777             break;
4778           }
4779       }
4780
4781       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
4782         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
4783                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
4784           Safe = false;
4785
4786       if (Safe) {
4787         // Create the PHI.
4788         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
4789         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
4790         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
4791
4792         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4793           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
4794           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
4795           if (TheLoad == 0) {
4796             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
4797             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
4798                                                        InVal->getName()+".val"),
4799                                           *BB->getTerminator());
4800           }
4801           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
4802         }
4803         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
4804       }
4805     }
4806   }
4807   return 0;
4808 }
4809
4810 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
4811 /// when possible.
4812 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
4813   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
4814   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
4815
4816   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
4817   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
4818     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4819
4820     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
4821       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
4822       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
4823       // constants.
4824       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
4825         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
4826           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
4827             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
4828             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
4829             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
4830             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
4831           }
4832
4833       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
4834           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
4835                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
4836
4837         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
4838         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
4839         // the value to be stored.
4840         Value *NewCast;
4841         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
4842           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
4843         else
4844           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
4845                                                         SrcPTy,
4846                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
4847
4848         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
4849       }
4850     }
4851   }
4852   return 0;
4853 }
4854
4855 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
4856   Value *Val = SI.getOperand(0);
4857   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
4858
4859   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
4860     removeFromWorkList(&SI);
4861     SI.eraseFromParent();
4862     ++NumCombined;
4863     return 0;
4864   }
4865
4866   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile loads.
4867
4868   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
4869   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
4870     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
4871       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
4872       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
4873         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
4874       ++NumCombined;
4875     }
4876     return 0;  // Do not modify these!
4877   }
4878
4879   // store undef, Ptr -> noop
4880   if (isa<UndefValue>(Val)) {
4881     removeFromWorkList(&SI);
4882     SI.eraseFromParent();
4883     ++NumCombined;
4884     return 0;
4885   }
4886
4887   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
4888   // source instead.
4889   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
4890     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
4891       return Res;
4892   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
4893     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
4894       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
4895         return Res;
4896
4897   return 0;
4898 }
4899
4900
4901 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
4902   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
4903   Value *X;
4904   BasicBlock *TrueDest;
4905   BasicBlock *FalseDest;
4906   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
4907       !isa<Constant>(X)) {
4908     // Swap Destinations and condition...
4909     BI.setCondition(X);
4910     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
4911     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
4912     return &BI;
4913   }
4914
4915   // Cannonicalize setne -> seteq
4916   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
4917   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
4918                       TrueDest, FalseDest)))
4919     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
4920          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
4921       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
4922       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
4923       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
4924       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
4925       // Swap Destinations and condition...
4926       BI.setCondition(NewSCC);
4927       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
4928       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
4929       removeFromWorkList(I);
4930       I->getParent()->getInstList().erase(I);
4931       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
4932       return &BI;
4933     }
4934
4935   return 0;
4936 }
4937
4938 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
4939   Value *Cond = SI.getCondition();
4940   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
4941     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
4942       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4943         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
4944         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
4945           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
4946                                                 AddRHS));
4947         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
4948         WorkList.push_back(I);
4949         return &SI;
4950       }
4951   }
4952   return 0;
4953 }
4954
4955
4956 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
4957   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
4958                  WorkList.end());
4959 }
4960
4961
4962 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
4963 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
4964 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
4965 /// end of its block.
4966 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
4967   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
4968
4969   // Cannot move control-flow-involving instructions.
4970   if (isa<PHINode>(I) || isa<InvokeInst>(I) || isa<CallInst>(I)) return false;
4971
4972   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
4973   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
4974     return false;
4975
4976   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
4977   // the end of block that could change the value.
4978   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4979     if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't sink volatile loads.
4980
4981     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
4982          Scan != E; ++Scan)
4983       if (Scan->mayWriteToMemory())
4984         return false;
4985   }
4986
4987   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
4988   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
4989
4990   BasicBlock *SrcBlock = I->getParent();
4991   DestBlock->getInstList().splice(InsertPos, SrcBlock->getInstList(), I);
4992   ++NumSunkInst;
4993   return true;
4994 }
4995
4996 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
4997   bool Changed = false;
4998   TD = &getAnalysis<TargetData>();
4999
5000   for (inst_iterator i = inst_begin(F), e = inst_end(F); i != e; ++i)
5001     WorkList.push_back(&*i);
5002
5003
5004   while (!WorkList.empty()) {
5005     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
5006     WorkList.pop_back();
5007
5008     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
5009     // Check to see if we can DIE the instruction...
5010     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5011       // Add operands to the worklist...
5012       if (I->getNumOperands() < 4)
5013         AddUsesToWorkList(*I);
5014       ++NumDeadInst;
5015
5016       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5017
5018       I->eraseFromParent();
5019       removeFromWorkList(I);
5020       continue;
5021     }
5022
5023     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
5024     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
5025       Value* Ptr = I->getOperand(0);
5026       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
5027           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
5028           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
5029           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
5030         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
5031         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
5032         bool isFoldableGEP = true;
5033         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5034           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
5035             isFoldableGEP = false;
5036         if (isFoldableGEP) {
5037           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
5038                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
5039           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
5040           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
5041           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
5042         }
5043       }
5044
5045       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
5046
5047       // Add operands to the worklist...
5048       AddUsesToWorkList(*I);
5049       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
5050
5051       ++NumConstProp;
5052       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5053       removeFromWorkList(I);
5054       continue;
5055     }
5056
5057     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
5058     if (I->hasOneUse()) {
5059       BasicBlock *BB = I->getParent();
5060       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
5061       if (UserParent != BB) {
5062         bool UserIsSuccessor = false;
5063         // See if the user is one of our successors.
5064         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
5065           if (*SI == UserParent) {
5066             UserIsSuccessor = true;
5067             break;
5068           }
5069
5070         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
5071         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
5072         // otherwise), we can keep going.
5073         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
5074             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
5075           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
5076           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
5077       }
5078     }
5079
5080     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
5081     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
5082       ++NumCombined;
5083       // Should we replace the old instruction with a new one?
5084       if (Result != I) {
5085         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
5086                         << "    New = " << *Result);
5087
5088         // Everything uses the new instruction now.
5089         I->replaceAllUsesWith(Result);
5090
5091         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
5092         WorkList.push_back(Result);
5093         AddUsersToWorkList(*Result);
5094
5095         // Move the name to the new instruction first...
5096         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
5097         Result->setName(OldName);
5098
5099         // Insert the new instruction into the basic block...
5100         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
5101         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
5102
5103         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
5104           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
5105             ++InsertPos;
5106
5107         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
5108
5109         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
5110         // use counts.
5111         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5112           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5113             WorkList.push_back(OpI);
5114
5115         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
5116         // we do not process an instruction that has been deleted.
5117         removeFromWorkList(I);
5118
5119         // Erase the old instruction.
5120         InstParent->getInstList().erase(I);
5121       } else {
5122         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
5123
5124         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
5125         // if so, remove it.
5126         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5127           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
5128           // use counts.
5129           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5130             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5131               WorkList.push_back(OpI);
5132
5133           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
5134           // occurrances of this instruction.
5135           removeFromWorkList(I);
5136           I->eraseFromParent();
5137         } else {
5138           WorkList.push_back(Result);
5139           AddUsersToWorkList(*Result);
5140         }
5141       }
5142       Changed = true;
5143     }
5144   }
5145
5146   return Changed;
5147 }
5148
5149 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
5150   return new InstCombiner();
5151 }
5152