factor a whole bunch of code out into a helper function.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
190     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
191     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
192                                       Constant *RHSC);
193     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
194     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
195     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
196     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
197                                                 Instruction *LHS,
198                                                 ConstantInt *RHS);
199     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
200                                 ConstantInt *DivRHS);
201
202     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
203                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
204     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
205                                      BinaryOperator &I);
206     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
209     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
210     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
211     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
212     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
213     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
214     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
215     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
216     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
217     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
218     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
219     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
220     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
221     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
222                                 Instruction *FI);
223     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
224     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
225     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
226     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
227     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
228     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
229     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
230     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
231     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
232     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
233     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
234     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
235     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
236     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
237     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
238     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
239
240     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
241     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
242
243   private:
244     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
245     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
246     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
247     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
248                                    bool DoXform = true);
249     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
250
251   public:
252     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
253     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
254     //
255     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
256       assert(New && New->getParent() == 0 &&
257              "New instruction already inserted into a basic block!");
258       BasicBlock *BB = Old.getParent();
259       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
260       AddToWorkList(New);
261       return New;
262     }
263
264     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
265     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
266     /// cast.
267     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
268                             Instruction &Pos) {
269       if (V->getType() == Ty) return V;
270
271       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
272         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
273       
274       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
275       AddToWorkList(C);
276       return C;
277     }
278         
279     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
280       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
281     }
282
283
284     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
285     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
286     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
287     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
288     // modified.
289     //
290     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
291       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
292       if (&I != V) {
293         I.replaceAllUsesWith(V);
294         return &I;
295       } else {
296         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
297         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
298         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
299         return &I;
300       }
301     }
302
303     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
304     // found to be replacable with another preexisting expression or was
305     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
306     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
307     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
308     //
309     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
310       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
311       if (Old != New)
312         Old->replaceAllUsesWith(New);
313       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
314         AddToWorkList(I);
315       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
316         AddToWorkList(I);
317       return true;
318     }
319     
320     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
321     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
322     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
323     // this function.
324     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
325       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
326       AddUsesToWorkList(I);
327       RemoveFromWorkList(&I);
328       I.eraseFromParent();
329       return 0;  // Don't do anything with FI
330     }
331         
332     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
333                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
334       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
335     }
336     
337     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
338                            unsigned Depth = 0) const {
339       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
340     }
341     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
342       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
343     }
344
345   private:
346     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
347     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
348     /// casts that are known to not do anything...
349     ///
350     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
351                                    Value *V, const Type *DestTy,
352                                    Instruction *InsertBefore);
353
354     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
355     /// commutative operators.
356     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
357
358     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
359     /// most-complex to least-complex order.
360     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
361
362     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
363     /// on the demanded bits.
364     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
365                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
366                               unsigned Depth = 0);
367
368     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
369                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
370       
371     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
372     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
373     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
374     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
375
376     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
377     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
378     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
379     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
380     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
381     
382     
383     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
384                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
385     
386     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
387                               bool isSub, Instruction &I);
388     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
389                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
390     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
391     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
392     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
393     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
394     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
395
396
397     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
398
399     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
400                                     unsigned CastOpc,
401                                     int &NumCastsRemoved);
402     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
403                                         unsigned PrefAlign = 0);
404
405   };
406 }
407
408 char InstCombiner::ID = 0;
409 static RegisterPass<InstCombiner>
410 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
411
412 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
413 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
414 static unsigned getComplexity(Value *V) {
415   if (isa<Instruction>(V)) {
416     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
417       return 3;
418     return 4;
419   }
420   if (isa<Argument>(V)) return 3;
421   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
422 }
423
424 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
425 // it.
426 static bool isOnlyUse(Value *V) {
427   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
428 }
429
430 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
431 // though a va_arg area...
432 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
433   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
434     if (ITy->getBitWidth() < 32)
435       return Type::Int32Ty;
436   }
437   return Ty;
438 }
439
440 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
441 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
442 /// operand value, otherwise return null.
443 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
444   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
445     // BitCastInst?
446     return I->getOperand(0);
447   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
448     // GetElementPtrInst?
449     if (GEP->hasAllZeroIndices())
450       return GEP->getOperand(0);
451   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
452     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
453       // BitCast ConstantExp?
454       return CE->getOperand(0);
455     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
456       // GetElementPtr ConstantExp?
457       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
458            I != E; ++I) {
459         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
460         if (!CI || !CI->isZero())
461           // Any non-zero indices? Not cast-like.
462           return 0;
463       }
464       // All-zero indices? This is just like casting.
465       return CE->getOperand(0);
466     }
467   }
468   return 0;
469 }
470
471 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
472 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
473 static Instruction::CastOps 
474 isEliminableCastPair(
475   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
476   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
477   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
478   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
479 ) {
480   
481   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
482   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
483
484   // Get the opcodes of the two Cast instructions
485   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
486   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
487
488   return Instruction::CastOps(
489       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
490                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
491 }
492
493 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
494 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
495 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
496 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
497                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
498   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
499   
500   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
501   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
502     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
503       return false;
504   return true;
505 }
506
507 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
508 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
509 /// casts that are known to not do anything...
510 ///
511 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
512                                              Value *V, const Type *DestTy,
513                                              Instruction *InsertBefore) {
514   if (V->getType() == DestTy) return V;
515   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
516     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
517   
518   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
519 }
520
521 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
522 // operators:
523 //
524 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
525 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
526 //     binary operators.
527 //
528 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
529 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
530 //
531 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
532   bool Changed = false;
533   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
534     Changed = !I.swapOperands();
535
536   if (!I.isAssociative()) return Changed;
537   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
538   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
539     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
540       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
541         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
542                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
543                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
544         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
545         I.setOperand(1, Folded);
546         return true;
547       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
548         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
549             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
550           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
551           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
552
553           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
554           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
555           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
556                                                     Op1->getOperand(0),
557                                                     Op1->getName(), &I);
558           AddToWorkList(New);
559           I.setOperand(0, New);
560           I.setOperand(1, Folded);
561           return true;
562         }
563     }
564   return Changed;
565 }
566
567 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
568 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
569 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
570 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
571   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
572     return false;
573   I.swapOperands();
574   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
575   return true;
576 }
577
578 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
579 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
580 //
581 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
582   if (BinaryOperator::isNeg(V))
583     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
584
585   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
586   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
587     return ConstantExpr::getNeg(C);
588
589   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
590     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
591       return ConstantExpr::getNeg(C);
592
593   return 0;
594 }
595
596 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
597   if (BinaryOperator::isNot(V))
598     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
599
600   // Constants can be considered to be not'ed values...
601   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
602     return ConstantInt::get(~C->getValue());
603   return 0;
604 }
605
606 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
607 // other computations (because it has a constant operand), return the
608 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
609 // Otherwise, return null.
610 //
611 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
612   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
613     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
614       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
615         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
616           return I->getOperand(0);
617       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
618         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
619           // The multiplier is really 1 << CST.
620           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
621           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
622           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
623           return I->getOperand(0);
624         }
625     }
626   return 0;
627 }
628
629 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
630 /// expression, return it.
631 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
632   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
633   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
634     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
635       return cast<User>(V);
636   return false;
637 }
638
639 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
640 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
641 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
642   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
643     return I->getOpcode();
644   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
645     return CE->getOpcode();
646   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
647   return Instruction::UserOp1;
648 }
649
650 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
651 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
652   APInt Val(C->getValue());
653   return ConstantInt::get(++Val);
654 }
655 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
656 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
657   APInt Val(C->getValue());
658   return ConstantInt::get(--Val);
659 }
660 /// Add - Add two ConstantInts together
661 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
662   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
663 }
664 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
665 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
666   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
667 }
668 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
669 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
670   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
671 }
672 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
673 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
674   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
675 }
676 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
677 /// this size.
678 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
679   uint32_t W = C1->getBitWidth();
680   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
681   if (sign) {
682     LHSExt.sext(W * 2);
683     RHSExt.sext(W * 2);
684   } else {
685     LHSExt.zext(W * 2);
686     RHSExt.zext(W * 2);
687   }
688
689   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
690
691   if (sign) {
692     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
693     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
694     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
695   } else 
696     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
697 }
698
699
700 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
701 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
702 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
703 /// constant and return true.
704 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
705                                    APInt Demanded) {
706   assert(I && "No instruction?");
707   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
708
709   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
710   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
711   if (!OpC) return false;
712
713   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
714   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
715   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
716     return false;
717
718   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
719   Demanded &= OpC->getValue();
720   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
721   return true;
722 }
723
724 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
725 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
726 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
727 // min/max.
728 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
729                                                    const APInt& KnownZero,
730                                                    const APInt& KnownOne,
731                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
732   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
733   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
734          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
735          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
736          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
737   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
738
739   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
740   // bit if it is unknown.
741   Min = KnownOne;
742   Max = KnownOne|UnknownBits;
743   
744   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
745     Min.set(BitWidth-1);
746     Max.clear(BitWidth-1);
747   }
748 }
749
750 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
751 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
752 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
753 // min/max.
754 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
755                                                      const APInt &KnownZero,
756                                                      const APInt &KnownOne,
757                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
758   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
759   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
760          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
761          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
762          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
763   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
764   
765   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
766   Min = KnownOne;
767   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
768   Max = KnownOne|UnknownBits;
769 }
770
771 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
772 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
773 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
774 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
775 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
776 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
777 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
778 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
779 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
780 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
781 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
782 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
783 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
784 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
785 /// and KnownOne must all be the same.
786 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
787                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
788                                         unsigned Depth) {
789   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
790   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
791   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
792   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
793   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
794          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
795          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
796          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
797           must have same BitWidth");
798   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
799     // We know all of the bits for a constant!
800     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
801     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
802     return false;
803   }
804   
805   KnownZero.clear(); 
806   KnownOne.clear();
807   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
808     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
809       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
810       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
811       return false;
812     }
813     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
814     // just set the DemandedMask to all bits.
815     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
816   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
817     if (V != UndefValue::get(VTy))
818       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
819     return false;
820   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
821     return false;
822   }
823   
824   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
825   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
826
827   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
828   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
829   switch (I->getOpcode()) {
830   default:
831     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
832     break;
833   case Instruction::And:
834     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
835     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
836                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
837       return true;
838     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
839            "Bits known to be one AND zero?"); 
840
841     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
842     // LHS.
843     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
844                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
845       return true;
846     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
847            "Bits known to be one AND zero?"); 
848
849     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
850     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
851     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
852         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
853       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
854     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
855         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
856       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
857     
858     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
859     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
860       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
861       
862     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
863     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
864       return UpdateValueUsesWith(I, I);
865       
866     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
867     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
868     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
869     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
870     break;
871   case Instruction::Or:
872     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
873     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
874                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
875       return true;
876     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
877            "Bits known to be one AND zero?"); 
878     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
879     // LHS.
880     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
881                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
882       return true;
883     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
884            "Bits known to be one AND zero?"); 
885     
886     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
887     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
888     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
889         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
890       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
891     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
892         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
893       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
894
895     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
896     // the other side, just use the 'other' side.
897     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
898         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
899       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
900     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
901         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
902       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
903         
904     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
905     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
906       return UpdateValueUsesWith(I, I);
907           
908     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
909     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
910     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
911     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
912     break;
913   case Instruction::Xor: {
914     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
915                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
916       return true;
917     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
918            "Bits known to be one AND zero?"); 
919     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
920                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
921       return true;
922     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
923            "Bits known to be one AND zero?"); 
924     
925     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
926     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
927     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
928       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
929     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
930       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
931     
932     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
933     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
934                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
935     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
936     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
937                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
938     
939     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
940     // other, turn this into an *inclusive* or.
941     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
942     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
943       Instruction *Or =
944         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
945                                  I->getName());
946       InsertNewInstBefore(Or, *I);
947       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
948     }
949     
950     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
951     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
952     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
953     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
954     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
955       // all known
956       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
957         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
958         Instruction *And = 
959           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
960         InsertNewInstBefore(And, *I);
961         return UpdateValueUsesWith(I, And);
962       }
963     }
964     
965     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
966     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
967     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
968       return UpdateValueUsesWith(I, I);
969     
970     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
971     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
972     break;
973   }
974   case Instruction::Select:
975     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
976                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
977       return true;
978     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
979                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
980       return true;
981     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
982            "Bits known to be one AND zero?"); 
983     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
984            "Bits known to be one AND zero?"); 
985     
986     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
987     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
988       return UpdateValueUsesWith(I, I);
989     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
990       return UpdateValueUsesWith(I, I);
991     
992     // Only known if known in both the LHS and RHS.
993     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
994     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
995     break;
996   case Instruction::Trunc: {
997     uint32_t truncBf = 
998       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
999     DemandedMask.zext(truncBf);
1000     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1001     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1002     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1003                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1004       return true;
1005     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1006     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1007     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1008     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1009            "Bits known to be one AND zero?"); 
1010     break;
1011   }
1012   case Instruction::BitCast:
1013     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1014       return false;
1015       
1016     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1017                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1018       return true;
1019     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1020            "Bits known to be one AND zero?"); 
1021     break;
1022   case Instruction::ZExt: {
1023     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1024     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1025     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1026     
1027     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1028     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1029     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1030     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1031                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1032       return true;
1033     DemandedMask.zext(BitWidth);
1034     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1035     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1036     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1037            "Bits known to be one AND zero?"); 
1038     // The top bits are known to be zero.
1039     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1040     break;
1041   }
1042   case Instruction::SExt: {
1043     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1044     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1045     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1046     
1047     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1048                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1049
1050     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1051     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1052     // bit is demanded.
1053     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1054       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1055       
1056     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1057     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1058     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1059     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1060                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1061       return true;
1062     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1063     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1064     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1065     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1066            "Bits known to be one AND zero?"); 
1067       
1068     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1069     // top bits of the result.
1070
1071     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1072     // convert this into a zero extension.
1073     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1074     {
1075       // Convert to ZExt cast
1076       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1077       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1078     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1079       RHSKnownOne |= NewBits;
1080     }
1081     break;
1082   }
1083   case Instruction::Add: {
1084     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1085     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1086     // either.
1087     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1088       
1089     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1090     // we can do.
1091     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1092       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1093       // won't work if the RHS is zero.
1094       if (RHS->isZero())
1095         break;
1096       
1097       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1098       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1099       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1100
1101       // Find information about known zero/one bits in the input.
1102       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1103                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1104         return true;
1105
1106       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1107       // the constant.
1108       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1109         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1110       
1111       // Avoid excess work.
1112       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1113         break;
1114       
1115       // Turn it into OR if input bits are zero.
1116       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1117         Instruction *Or =
1118           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1119                                    I->getName());
1120         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1121         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1122       }
1123       
1124       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1125       // depending on potential carries from the input constant and the
1126       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1127       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1128       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1129       
1130       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1131       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1132       // this scan.
1133       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1134       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1135       
1136       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1137       
1138       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1139       // other, and there is no input carry.
1140       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1141                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1142       
1143       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1144       // is no input carry.
1145       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1146     } else {
1147       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1148       // the high bits of its LHS or RHS.
1149       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1150         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1151         // significant bit and all those below it.
1152         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1153         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1154                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1155           return true;
1156         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1157                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1158           return true;
1159       }
1160     }
1161     break;
1162   }
1163   case Instruction::Sub:
1164     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1165     // the high bits of its LHS or RHS.
1166     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1167       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1168       // significant bit and all those below it.
1169       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1170       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1171       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1172                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1173         return true;
1174       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1175                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1176         return true;
1177     }
1178     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1179     // the known zeros and ones.
1180     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1181     break;
1182   case Instruction::Shl:
1183     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1184       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1185       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1186       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1187                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1188         return true;
1189       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1190              "Bits known to be one AND zero?"); 
1191       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1192       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1193       // low bits known zero.
1194       if (ShiftAmt)
1195         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1196     }
1197     break;
1198   case Instruction::LShr:
1199     // For a logical shift right
1200     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1201       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1202       
1203       // Unsigned shift right.
1204       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1205       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1206                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1207         return true;
1208       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1209              "Bits known to be one AND zero?"); 
1210       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1211       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1212       if (ShiftAmt) {
1213         // Compute the new bits that are at the top now.
1214         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1215         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1216       }
1217     }
1218     break;
1219   case Instruction::AShr:
1220     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1221     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1222     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1223     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1224     if (DemandedMask == 1) {
1225       // Perform the logical shift right.
1226       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1227                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1228       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1229       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1230     }    
1231
1232     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1233     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1234     if (DemandedMask.isSignBit())
1235       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1236     
1237     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1238       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1239       
1240       // Signed shift right.
1241       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1242       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1243       // demanded.
1244       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1245         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1246       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1247                                DemandedMaskIn,
1248                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1249         return true;
1250       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1251              "Bits known to be one AND zero?"); 
1252       // Compute the new bits that are at the top now.
1253       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1254       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1255       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1256         
1257       // Handle the sign bits.
1258       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1259       // Adjust to where it is now in the mask.
1260       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1261         
1262       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1263       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1264       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1265           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1266         // Perform the logical shift right.
1267         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1268                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1269         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1270         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1271       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1272         RHSKnownOne |= HighBits;
1273       }
1274     }
1275     break;
1276   case Instruction::SRem:
1277     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1278       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1279       if (RA.isPowerOf2()) {
1280         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1281           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1282
1283         APInt LowBits = RA - 1;
1284         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1285         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1286                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1287           return true;
1288
1289         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1290           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1291
1292         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1293
1294         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1295       }
1296     }
1297     break;
1298   case Instruction::URem: {
1299     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1300     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1301     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1302                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1303       return true;
1304
1305     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1306     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1307                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1308       return true;
1309
1310     Leaders = std::max(Leaders,
1311                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1312     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1313     break;
1314   }
1315   case Instruction::Call:
1316     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1317       switch (II->getIntrinsicID()) {
1318       default: break;
1319       case Intrinsic::bswap: {
1320         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1321         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1322         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1323         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1324           
1325         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1326         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1327         // have 14 leading zeros, round to 8.
1328         NLZ &= ~7;
1329         NTZ &= ~7;
1330         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1331         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1332           unsigned ResultBit = NTZ;
1333           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1334           
1335           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1336           // the right place.
1337           Instruction *NewVal;
1338           if (InputBit > ResultBit)
1339             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1340                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1341           else
1342             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1343                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1344           NewVal->takeName(I);
1345           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1346           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1347         }
1348           
1349         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1350         break;
1351       }
1352       }
1353     }
1354     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1355     break;
1356   }
1357   
1358   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1359   // constant.
1360   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1361     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1362   return false;
1363 }
1364
1365
1366 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1367 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1368 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1369 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1370 ///
1371 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1372 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1373 /// returned.  This returns null if no change was made.
1374 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1375                                                 uint64_t &UndefElts,
1376                                                 unsigned Depth) {
1377   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1378   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1379   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1380   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1381
1382   if (isa<UndefValue>(V)) {
1383     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1384     UndefElts = EltMask;
1385     return 0;
1386   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1387     UndefElts = EltMask;
1388     return UndefValue::get(V->getType());
1389   }
1390
1391   UndefElts = 0;
1392   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1393     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1394     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1395
1396     std::vector<Constant*> Elts;
1397     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1398       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1399         Elts.push_back(Undef);
1400         UndefElts |= (1ULL << i);
1401       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1402         Elts.push_back(Undef);
1403         UndefElts |= (1ULL << i);
1404       } else {                               // Otherwise, defined.
1405         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1406       }
1407
1408     // If we changed the constant, return it.
1409     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1410     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1411   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1412     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1413     // set to undef.
1414     
1415     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1416     // anything.
1417     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1418       return 0;
1419     
1420     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1421     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1422     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1423     std::vector<Constant*> Elts;
1424     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1425       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1426     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1427     return ConstantVector::get(Elts);
1428   }
1429   
1430   // Limit search depth.
1431   if (Depth == 10)
1432     return false;
1433
1434   // If multiple users are using the root value, procede with
1435   // simplification conservatively assuming that all elements
1436   // are needed.
1437   if (!V->hasOneUse()) {
1438     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1439     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1440     // the main instcombine process.
1441     if (Depth != 0)
1442       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1443       return false;
1444
1445     // Conservatively assume that all elements are needed.
1446     DemandedElts = EltMask;
1447   }
1448   
1449   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1450   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1451   
1452   bool MadeChange = false;
1453   uint64_t UndefElts2;
1454   Value *TmpV;
1455   switch (I->getOpcode()) {
1456   default: break;
1457     
1458   case Instruction::InsertElement: {
1459     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1460     // demand exactly the same input as we produce.
1461     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1462     if (Idx == 0) {
1463       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1464       // which elt is getting updated.
1465       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1466                                         UndefElts2, Depth+1);
1467       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1468       break;
1469     }
1470     
1471     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1472     // insertelement.
1473     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1474     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1475       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1476     
1477     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1478     // input demanded set is simpler than the output set.
1479     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1480                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1481                                       UndefElts, Depth+1);
1482     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1483
1484     // The inserted element is defined.
1485     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1486     break;
1487   }
1488   case Instruction::ShuffleVector: {
1489     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1490     uint64_t LHSVWidth =
1491       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1492     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1493     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1494       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1495         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1496         if (MaskVal != -1u) {
1497           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1498                  "shufflevector mask index out of range!");
1499           if (MaskVal < LHSVWidth)
1500             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1501           else
1502             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1503         }
1504       }
1505     }
1506
1507     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1508                                       UndefElts2, Depth+1);
1509     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1510
1511     uint64_t UndefElts3;
1512     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1513                                       UndefElts3, Depth+1);
1514     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1515
1516     bool NewUndefElts = false;
1517     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1518       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1519       if (MaskVal == -1u) {
1520         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1521         UndefElts |= NewBit;
1522       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1523         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1524         NewUndefElts |= NewBit;
1525         UndefElts |= NewBit;
1526       } else {
1527         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1528         NewUndefElts |= NewBit;
1529         UndefElts |= NewBit;
1530       }
1531     }
1532
1533     if (NewUndefElts) {
1534       // Add additional discovered undefs.
1535       std::vector<Constant*> Elts;
1536       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1537         if (UndefElts & (1ULL << i))
1538           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1539         else
1540           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1541                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1542       }
1543       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1544       MadeChange = true;
1545     }
1546     break;
1547   }
1548   case Instruction::BitCast: {
1549     // Vector->vector casts only.
1550     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1551     if (!VTy) break;
1552     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1553     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1554     unsigned Ratio;
1555
1556     if (VWidth == InVWidth) {
1557       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1558       // elements as are demanded of us.
1559       Ratio = 1;
1560       InputDemandedElts = DemandedElts;
1561     } else if (VWidth > InVWidth) {
1562       // Untested so far.
1563       break;
1564       
1565       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1566       // then an input element is live if any of the corresponding output
1567       // elements are live.
1568       Ratio = VWidth/InVWidth;
1569       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1570         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1571           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1572       }
1573     } else {
1574       // Untested so far.
1575       break;
1576       
1577       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1578       // then an input element is live if the corresponding output element is
1579       // live.
1580       Ratio = InVWidth/VWidth;
1581       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1582         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1583           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1584     }
1585     
1586     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1587     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1588                                       UndefElts2, Depth+1);
1589     if (TmpV) {
1590       I->setOperand(0, TmpV);
1591       MadeChange = true;
1592     }
1593     
1594     UndefElts = UndefElts2;
1595     if (VWidth > InVWidth) {
1596       assert(0 && "Unimp");
1597       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1598       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1599       // undef.
1600       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1601         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1602           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1603     } else if (VWidth < InVWidth) {
1604       assert(0 && "Unimp");
1605       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1606       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1607       // elements are undef.
1608       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1609       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1610         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1611           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1612     }
1613     break;
1614   }
1615   case Instruction::And:
1616   case Instruction::Or:
1617   case Instruction::Xor:
1618   case Instruction::Add:
1619   case Instruction::Sub:
1620   case Instruction::Mul:
1621     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1622     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1623                                       UndefElts, Depth+1);
1624     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1625     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1626                                       UndefElts2, Depth+1);
1627     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1628       
1629     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1630     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1631     UndefElts &= UndefElts2;
1632     break;
1633     
1634   case Instruction::Call: {
1635     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1636     if (!II) break;
1637     switch (II->getIntrinsicID()) {
1638     default: break;
1639       
1640     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1641     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1642     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1643     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1646     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1649     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1650       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1651                                         UndefElts, Depth+1);
1652       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1653       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1654                                         UndefElts2, Depth+1);
1655       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1656
1657       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1658       // scalarize it now.
1659       if (DemandedElts == 1) {
1660         switch (II->getIntrinsicID()) {
1661         default: break;
1662         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1663         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1664         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1665         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1666           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1667           Value *LHS = II->getOperand(1);
1668           Value *RHS = II->getOperand(2);
1669           // Extract the element as scalars.
1670           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1671           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1672           
1673           switch (II->getIntrinsicID()) {
1674           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1675           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1676           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1677             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1678                                                         II->getName()), *II);
1679             break;
1680           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1681           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1682             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1683                                                          II->getName()), *II);
1684             break;
1685           }
1686           
1687           Instruction *New =
1688             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1689                                       II->getName());
1690           InsertNewInstBefore(New, *II);
1691           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1692           return New;
1693         }            
1694       }
1695         
1696       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1697       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1698       UndefElts &= UndefElts2;
1699       break;
1700     }
1701     break;
1702   }
1703   }
1704   return MadeChange ? I : 0;
1705 }
1706
1707
1708 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1709 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1710 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1711 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1712 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1713 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1714 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1715 ///
1716 template<typename Functor>
1717 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1718   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1719   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1720
1721   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1722   if (F.shouldApply(LHS))
1723     return F.apply(Root);
1724
1725   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1726   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1727   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1728     // Should we apply this transform to the RHS?
1729     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1730
1731     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1732     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1733       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1734       ShouldApply = true;
1735     }
1736
1737     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1738     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1739     if (ShouldApply) {
1740       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1741       // and perform the reassociation.
1742       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1743
1744       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1745       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1746
1747       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1748       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1749       if (&Root == TmpLHSI) {
1750         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1751         return 0;
1752       }
1753       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1754       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1755       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1756       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1757       ARI = Root;
1758
1759       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1760       // get to LHSI.
1761       while (TmpLHSI != LHSI) {
1762         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1763         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1764         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1765         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1766         ARI = NextLHSI;
1767
1768         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1769         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1770         TmpLHSI = NextLHSI;
1771         ExtraOperand = NextOp;
1772       }
1773
1774       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1775       // the transformation...
1776       return F.apply(Root);
1777     }
1778
1779     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1780   }
1781   return 0;
1782 }
1783
1784 namespace {
1785
1786 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1787 struct AddRHS {
1788   Value *RHS;
1789   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1790   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1791   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1792     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1793                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1794   }
1795 };
1796
1797 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1798 //                 iff C1&C2 == 0
1799 struct AddMaskingAnd {
1800   Constant *C2;
1801   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1802   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1803     ConstantInt *C1;
1804     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1805            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1806   }
1807   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1808     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1809   }
1810 };
1811
1812 }
1813
1814 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1815                                              InstCombiner *IC) {
1816   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1817     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1818       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1819
1820     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1821           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1822   }
1823
1824   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1825   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1826   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1827
1828   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1829     if (ConstIsRHS)
1830       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1831     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1832   }
1833
1834   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1835   if (!ConstIsRHS)
1836     std::swap(Op0, Op1);
1837   Instruction *New;
1838   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1839     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1840   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1841     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1842                           SO->getName()+".cmp");
1843   else {
1844     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1845     abort();
1846   }
1847   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1848 }
1849
1850 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1851 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1852 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1853 // not have a second operand.
1854 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1855                                      InstCombiner *IC) {
1856   // Don't modify shared select instructions
1857   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1858   Value *TV = SI->getOperand(1);
1859   Value *FV = SI->getOperand(2);
1860
1861   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1862     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1863     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1864
1865     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1866     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1867
1868     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1869                               SelectFalseVal);
1870   }
1871   return 0;
1872 }
1873
1874
1875 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1876 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1877 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1878 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1879   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1880   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1881   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1882
1883   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1884   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1885   // or if *it* is a PHI, bail out.
1886   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1887   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1888     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1889       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1890       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1891       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1892       
1893       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1894       // loop.
1895       if (NonConstBB == I.getParent())
1896         return 0;
1897     }
1898   
1899   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1900   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1901   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1902   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1903   if (NonConstBB) {
1904     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1905     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1906   }
1907
1908   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1909   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1910   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1911   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1912   NewPN->takeName(PN);
1913
1914   // Next, add all of the operands to the PHI.
1915   if (I.getNumOperands() == 2) {
1916     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1917     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1918       Value *InV = 0;
1919       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1920         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1921           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1922         else
1923           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1924       } else {
1925         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1926         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1927           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1928                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1929                                        NonConstBB->getTerminator());
1930         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1931           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1932                                 CI->getPredicate(),
1933                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1934                                 NonConstBB->getTerminator());
1935         else
1936           assert(0 && "Unknown binop!");
1937         
1938         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1939       }
1940       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1941     }
1942   } else { 
1943     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1944     const Type *RetTy = CI->getType();
1945     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1946       Value *InV;
1947       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1948         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1949       } else {
1950         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1951         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1952                                I.getType(), "phitmp", 
1953                                NonConstBB->getTerminator());
1954         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1955       }
1956       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1957     }
1958   }
1959   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1960 }
1961
1962
1963 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1964 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1965 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1966 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1967 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1968   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1969   // ones.
1970   
1971   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1972   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1973   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1974   // sign extend fine.
1975   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1976     return true;
1977   
1978   
1979   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1980   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1981   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1982   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1983   
1984   // TODO: Implement.
1985   
1986   return false;
1987 }
1988
1989
1990 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1991   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1992   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1993
1994   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1995     // X + undef -> undef
1996     if (isa<UndefValue>(RHS))
1997       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1998
1999     // X + 0 --> X
2000     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2001       if (RHSC->isNullValue())
2002         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2003     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2004       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2005                               (I.getType())->getValueAPF()))
2006         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2007     }
2008
2009     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2010       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2011       const APInt& Val = CI->getValue();
2012       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2013       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2014         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2015       
2016       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2017       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2018       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2019         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2020         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2021                                  KnownZero, KnownOne))
2022           return &I;
2023       }
2024
2025       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2026       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2027         if (CI->isAllOnesValue() &&
2028             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2029           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2030                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2031                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2032     }
2033
2034     if (isa<PHINode>(LHS))
2035       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2036         return NV;
2037     
2038     ConstantInt *XorRHS = 0;
2039     Value *XorLHS = 0;
2040     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2041         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2042       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2043       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2044       
2045       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2046       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2047       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2048       do {
2049         if (TySizeBits > Size) {
2050           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2051           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2052           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2053               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2054             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2055             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2056                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2057               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2058             break;
2059           }
2060         }
2061         Size >>= 1;
2062         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2063         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2064       } while (Size >= 1);
2065       
2066       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2067       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2068       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2069       // that the back ends can handle.
2070       const Type *MiddleType = 0;
2071       switch (Size) {
2072         default: break;
2073         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2074         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2075         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2076       }
2077       if (MiddleType) {
2078         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2079         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2080         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2081       }
2082     }
2083   }
2084
2085   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2086     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2087
2088   // X + X --> X << 1
2089   if (I.getType()->isInteger()) {
2090     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2091
2092     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2093       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2094         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2095           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2096     }
2097     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2098       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2099         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2100           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2101     }
2102   }
2103
2104   // -A + B  -->  B - A
2105   // -A + -B  -->  -(A + B)
2106   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2107     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2108       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2109         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2110         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2111         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2112       }
2113     }
2114     
2115     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2116   }
2117
2118   // A + -B  -->  A - B
2119   if (!isa<Constant>(RHS))
2120     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2121       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2122
2123
2124   ConstantInt *C2;
2125   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2126     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2127       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2128
2129     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2130     ConstantInt *C1;
2131     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2132       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2133   }
2134
2135   // X + X*C --> X * (C+1)
2136   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2137     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2138
2139   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2140   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2141     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2142   
2143
2144   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2145   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2146     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2147       return R;
2148   
2149   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2150   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2151     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2152     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2153     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2154     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2155     if (LHSKnownZero != 0) {
2156       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2157       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2158       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2159       
2160       // No bits in common -> bitwise or.
2161       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2162         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2163     }
2164   }
2165
2166   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2167   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2168     Value *W, *X, *Y, *Z;
2169     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2170         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2171       if (W != Y) {
2172         if (W == Z) {
2173           std::swap(Y, Z);
2174         } else if (Y == X) {
2175           std::swap(W, X);
2176         } else if (X == Z) {
2177           std::swap(Y, Z);
2178           std::swap(W, X);
2179         }
2180       }
2181
2182       if (W == Y) {
2183         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2184                                                             LHS->getName()), I);
2185         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2186       }
2187     }
2188   }
2189
2190   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2191     Value *X = 0;
2192     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2193       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2194
2195     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2196     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2197       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2198       if (Anded == CRHS) {
2199         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2200         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2201         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2202
2203         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2204         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2205
2206         // See if the and mask includes all of these bits.
2207         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2208
2209         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2210           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2211           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2212                                                             LHS->getName()), I);
2213           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2214         }
2215       }
2216     }
2217
2218     // Try to fold constant add into select arguments.
2219     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2220       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2221         return R;
2222   }
2223
2224   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2225   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2226   {
2227     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2228     Value *Other = RHS;
2229     if (!CI) {
2230       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2231       Other = LHS;
2232     }
2233     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2234         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2235          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2236         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2237       unsigned AS =
2238         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2239       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2240                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2241       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2242       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2243     }
2244   }
2245   
2246   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2247   {
2248     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2249     Value *A = RHS;
2250     if (!SI) {
2251       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2252       A = LHS;
2253     }
2254     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2255       Value *TV = SI->getTrueValue();
2256       Value *FV = SI->getFalseValue();
2257       Value *N;
2258
2259       // Can we fold the add into the argument of the select?
2260       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2261       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2262         // Fold the add into the true select value.
2263         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2264       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2265         // Fold the add into the false select value.
2266         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2267     }
2268   }
2269   
2270   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2271   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2272     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2273       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2274
2275   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2276   // integer add followed by a sext.
2277   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2278     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2279     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2280       Constant *CI = 
2281         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2282       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2283           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2284           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2285         // Insert the new, smaller add.
2286         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2287                                                         CI, "addconv");
2288         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2289         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2290       }
2291     }
2292     
2293     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2294     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2295       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2296       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2297       // integer add will not overflow.
2298       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2299           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2300           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2301                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2302         // Insert the new integer add.
2303         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2304                                                         RHSConv->getOperand(0),
2305                                                         "addconv");
2306         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2307         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2308       }
2309     }
2310   }
2311   
2312   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2313   // integer add followed by a promotion.
2314   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2315     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2316     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2317     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2318     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2319     // instcombined.
2320     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2321       Constant *CI = 
2322       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2323       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2324           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2325           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2326         // Insert the new integer add.
2327         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2328                                                         CI, "addconv");
2329         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2330         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2331       }
2332     }
2333     
2334     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2335     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2336       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2337       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2338       // and if the integer add will not overflow.
2339       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2340           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2341           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2342                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2343         // Insert the new integer add.
2344         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2345                                                         RHSConv->getOperand(0),
2346                                                         "addconv");
2347         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2348         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2349       }
2350     }
2351   }
2352   
2353   return Changed ? &I : 0;
2354 }
2355
2356 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2357   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2358
2359   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2360       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2361     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2362
2363   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2364   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2365     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2366
2367   if (isa<UndefValue>(Op0))
2368     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2369   if (isa<UndefValue>(Op1))
2370     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2371
2372   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2373     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2374     if (C->isAllOnesValue())
2375       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2376
2377     // C - ~X == X + (1+C)
2378     Value *X = 0;
2379     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2380       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2381
2382     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2383     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2384     if (C->isZero()) {
2385       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2386         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2387           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2388             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2389             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2390                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2391               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2392               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2393                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2394             }
2395           }
2396         }
2397         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2398           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2399             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2400             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2401                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2402               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2403               return BinaryOperator::CreateLShr(
2404                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2405             }
2406           }
2407         }
2408       }
2409     }
2410
2411     // Try to fold constant sub into select arguments.
2412     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2413       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2414         return R;
2415
2416     if (isa<PHINode>(Op0))
2417       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2418         return NV;
2419   }
2420
2421   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2422     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2423
2424   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2425     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2426         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2427       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2428         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2429       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2430         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2431       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2432         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2433           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2434           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2435                                            Op1I->getOperand(0));
2436       }
2437     }
2438
2439     if (Op1I->hasOneUse()) {
2440       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2441       // is not used by anyone else...
2442       //
2443       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2444           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2445         // Swap the two operands of the subexpr...
2446         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2447         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2448         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2449
2450         // Create the new top level add instruction...
2451         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2452       }
2453
2454       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2455       //
2456       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2457           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2458         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2459
2460         Value *NewNot =
2461           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2462         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2463       }
2464
2465       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2466       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2467         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2468           if (CSI->isZero())
2469             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2470               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2471                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2472
2473       // X - X*C --> X * (1-C)
2474       ConstantInt *C2 = 0;
2475       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2476         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2477         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2478       }
2479
2480       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2481       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2482         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2483           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2484               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2485             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2486               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2487             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2488               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2489           }
2490     }
2491   }
2492
2493   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2494     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2495       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2496         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2497           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2498         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2499           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2500       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2501         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2502           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2503       }
2504     }
2505
2506   ConstantInt *C1;
2507   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2508     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2509       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2510
2511     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2512     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2513       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2514   }
2515   return 0;
2516 }
2517
2518 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2519 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2520 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2521 /// signed.
2522 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2523                            bool &TrueIfSigned) {
2524   switch (pred) {
2525   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2526     TrueIfSigned = true;
2527     return RHS->isZero();
2528   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2529     TrueIfSigned = true;
2530     return RHS->isAllOnesValue();
2531   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2532     TrueIfSigned = false;
2533     return RHS->isAllOnesValue();
2534   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2535     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2536     TrueIfSigned = true;
2537     return RHS->getValue() ==
2538       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2539   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2540     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2541     TrueIfSigned = true;
2542     return RHS->getValue().isSignBit();
2543   default:
2544     return false;
2545   }
2546 }
2547
2548 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2549   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2550   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2551
2552   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2553     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2554
2555   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2556   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2557     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2558
2559       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2560       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2561         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2562           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2563             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2564                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2565
2566       if (CI->isZero())
2567         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2568       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2569         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2570       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2571         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2572
2573       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2574       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2575         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2576                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2577       }
2578     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2579       if (Op1F->isNullValue())
2580         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2581
2582       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2583       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2584       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2585         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2586     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2587       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2588         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2589       
2590       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2591       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2592         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2593           if (F->isExactlyValue(1.0))
2594             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2595     }
2596     
2597     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2598       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2599           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2600         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2601         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2602                                                      Op1, "tmp");
2603         InsertNewInstBefore(Add, I);
2604         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2605                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2606         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2607         
2608       }
2609
2610     // Try to fold constant mul into select arguments.
2611     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2612       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2613         return R;
2614
2615     if (isa<PHINode>(Op0))
2616       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2617         return NV;
2618   }
2619
2620   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2621     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2622       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2623
2624   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2625     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2626
2627   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2628   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2629   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2630   // formed.
2631   CastInst *BoolCast = 0;
2632   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2633     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2634       BoolCast = CI;
2635   if (!BoolCast)
2636     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2637       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2638         BoolCast = CI;
2639   if (BoolCast) {
2640     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2641       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2642       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2643       bool TIS = false;
2644       
2645       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2646       // multiply into a shift/and combination.
2647       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2648           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2649           TIS) {
2650         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2651         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2652                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2653         Value *V =
2654           InsertNewInstBefore(
2655             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2656                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2657                                             ".mask"), I);
2658
2659         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2660         // or truncate to the multiply type.
2661         if (I.getType() != V->getType()) {
2662           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2663           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2664           Instruction::CastOps opcode = 
2665             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2666              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2667           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2668         }
2669
2670         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2671         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2672       }
2673     }
2674   }
2675
2676   return Changed ? &I : 0;
2677 }
2678
2679 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2680 /// instruction.
2681 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2682   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2683   
2684   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2685   int NonNullOperand = -1;
2686   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2687     if (ST->isNullValue())
2688       NonNullOperand = 2;
2689   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2690   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2691     if (ST->isNullValue())
2692       NonNullOperand = 1;
2693   
2694   if (NonNullOperand == -1)
2695     return false;
2696   
2697   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2698   
2699   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2700   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2701   
2702   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2703   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2704   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2705   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2706   // propagate a known value of the condition into its other users.
2707   
2708   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2709   // early exit.
2710   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2711     return true;
2712   
2713   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2714   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2715   
2716   while (BBI != BBFront) {
2717     --BBI;
2718     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2719     // information from below it cannot be propagated above it.
2720     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2721       break;
2722     
2723     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2724     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2725          I != E; ++I) {
2726       if (*I == SI) {
2727         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2728         AddToWorkList(BBI);
2729       } else if (*I == SelectCond) {
2730         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2731                                    ConstantInt::getFalse();
2732         AddToWorkList(BBI);
2733       }
2734     }
2735     
2736     // If we past the instruction, quit looking for it.
2737     if (&*BBI == SI)
2738       SI = 0;
2739     if (&*BBI == SelectCond)
2740       SelectCond = 0;
2741     
2742     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2743     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2744       break;
2745     
2746   }
2747   return true;
2748 }
2749
2750
2751 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2752 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2753 /// used by the visitors to those instructions.
2754 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2755 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2756   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2757
2758   // undef / X -> 0        for integer.
2759   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2760   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2761     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2762       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2763     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2764   }
2765
2766   // X / undef -> undef
2767   if (isa<UndefValue>(Op1))
2768     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2769
2770   return 0;
2771 }
2772
2773 /// This function implements the transforms common to both integer division
2774 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2775 /// division instructions.
2776 /// @brief Common integer divide transforms
2777 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2778   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2779
2780   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2781   if (Op0 == Op1) {
2782     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2783       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2784       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2785       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2786     }
2787
2788     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2789     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2790   }
2791   
2792   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2793     return Common;
2794   
2795   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2796   // This does not apply for fdiv.
2797   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2798     return &I;
2799
2800   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2801     // div X, 1 == X
2802     if (RHS->equalsInt(1))
2803       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2804
2805     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2806     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2807       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2808         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2809           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2810             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2811           else 
2812             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2813                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2814         }
2815
2816     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2817       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2818         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2819           return R;
2820       if (isa<PHINode>(Op0))
2821         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2822           return NV;
2823     }
2824   }
2825
2826   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2827   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2828     if (LHS->equalsInt(0))
2829       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2830
2831   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2832   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2833     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2834
2835   return 0;
2836 }
2837
2838 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2839   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2840
2841   // Handle the integer div common cases
2842   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2843     return Common;
2844
2845   // X udiv C^2 -> X >> C
2846   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2847   // if so, convert to a right shift.
2848   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2849     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2850       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2851                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2852   }
2853
2854   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2855   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2856     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2857         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2858       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2859       if (C1.isPowerOf2()) {
2860         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2861         const Type *NTy = N->getType();
2862         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2863           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2864           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2865         }
2866         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2867       }
2868     }
2869   }
2870   
2871   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2872   // where C1&C2 are powers of two.
2873   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2874     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2875       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2876         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2877         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2878           // Compute the shift amounts
2879           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2880           // Construct the "on true" case of the select
2881           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2882           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2883                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2884           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2885   
2886           // Construct the "on false" case of the select
2887           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2888           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2889                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2890           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2891
2892           // construct the select instruction and return it.
2893           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2894         }
2895       }
2896   return 0;
2897 }
2898
2899 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2900   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2901
2902   // Handle the integer div common cases
2903   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2904     return Common;
2905
2906   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2907     // sdiv X, -1 == -X
2908     if (RHS->isAllOnesValue())
2909       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2910
2911     // -X/C -> X/-C
2912     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2913       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2914   }
2915
2916   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2917   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2918   if (I.getType()->isInteger()) {
2919     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2920     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2921       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2922       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2923     }
2924   }      
2925   
2926   return 0;
2927 }
2928
2929 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2930   return commonDivTransforms(I);
2931 }
2932
2933 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2934 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2935 /// is used by the visitors to those instructions.
2936 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2937 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2938   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2939
2940   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2941   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2942     if (LHS->isNullValue())
2943       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2944
2945   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2946     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2947       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2948     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2949   }
2950   if (isa<UndefValue>(Op1))
2951     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2952
2953   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2954   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2955     return &I;
2956
2957   return 0;
2958 }
2959
2960 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2961 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2962 /// remainder instructions.
2963 /// @brief Common integer remainder transforms
2964 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2965   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2966
2967   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2968     return common;
2969
2970   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2971     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2972     if (RHS->equalsInt(0))
2973       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2974     
2975     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2976       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2977
2978     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2979       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2980         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2981           return R;
2982       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2983         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2984           return NV;
2985       }
2986
2987       // See if we can fold away this rem instruction.
2988       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2989       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2990       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2991                                KnownZero, KnownOne))
2992         return &I;
2993     }
2994   }
2995
2996   return 0;
2997 }
2998
2999 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3000   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3001
3002   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3003     return common;
3004   
3005   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3006     // X urem C^2 -> X and C
3007     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3008     // if so, convert to a bitwise and.
3009     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3010       if (C->getValue().isPowerOf2())
3011         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3012   }
3013
3014   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3015     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3016     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3017         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3018       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3019         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3020         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3021                                                                    "tmp"), I);
3022         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3023       }
3024     }
3025   }
3026
3027   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3028   // where C1&C2 are powers of two.
3029   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3030     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3031       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3032         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3033         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3034             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3035           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3036             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3037           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3038             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3039           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3040         }
3041       }
3042   }
3043   
3044   return 0;
3045 }
3046
3047 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3048   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3049
3050   // Handle the integer rem common cases
3051   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3052     return common;
3053   
3054   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3055     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3056         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3057          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3058       // X % -Y -> X % Y
3059       AddUsesToWorkList(I);
3060       I.setOperand(1, RHSNeg);
3061       return &I;
3062     }
3063
3064   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3065   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3066   if (I.getType()->isInteger()) {
3067     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3068     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3069       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3070       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3071     }
3072   }
3073
3074   return 0;
3075 }
3076
3077 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3078   return commonRemTransforms(I);
3079 }
3080
3081 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3082 // constant.
3083 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3084   return CI->getValue().isPowerOf2();
3085 }
3086
3087 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3088 // This is the same as lowones(~X).
3089 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3090   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3091 }
3092
3093 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3094 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3095 ///
3096 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3097 ///
3098 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3099 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3100 ///
3101 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3102 ///   0  A > B
3103 ///   1  A == B
3104 ///   2  A < B
3105 ///
3106 /// <=>  Value  Definition
3107 /// 000     0   Always false
3108 /// 001     1   A >  B
3109 /// 010     2   A == B
3110 /// 011     3   A >= B
3111 /// 100     4   A <  B
3112 /// 101     5   A != B
3113 /// 110     6   A <= B
3114 /// 111     7   Always true
3115 ///  
3116 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3117   switch (ICI->getPredicate()) {
3118     // False -> 0
3119   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3120   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3121   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3122   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3123   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3124   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3125   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3126   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3127   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3128   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3129     // True -> 7
3130   default:
3131     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3132     return 0;
3133   }
3134 }
3135
3136 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3137 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3138 /// predicate by reference.
3139 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3140   isOrdered = false;
3141   switch (CC) {
3142   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3143   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3144   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3145   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3146   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3147   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3148   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3149   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3150   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3151   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3152   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3153   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3154   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3155   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3156     // True -> 7
3157   default:
3158     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3159     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3160     return 0;
3161   }
3162 }
3163
3164 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3165 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3166 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3167 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3168 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3169   switch (code) {
3170   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3171   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3172   case  1: 
3173     if (sign)
3174       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3175     else
3176       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3177   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3178   case  3: 
3179     if (sign)
3180       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3181     else
3182       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3183   case  4: 
3184     if (sign)
3185       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3186     else
3187       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3188   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3189   case  6: 
3190     if (sign)
3191       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3192     else
3193       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3194   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3195   }
3196 }
3197
3198 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3199 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3200 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3201 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3202                            Value *LHS, Value *RHS) {
3203   switch (code) {
3204   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3205   case  0:
3206     if (isordered)
3207       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3208     else
3209       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3210   case  1: 
3211     if (isordered)
3212       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3213     else
3214       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3215   case  2: 
3216     if (isordered)
3217       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3218     else
3219       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3220   case  3: 
3221     if (isordered)
3222       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3223     else
3224       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3225   case  4: 
3226     if (isordered)
3227       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3228     else
3229       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3230   case  5: 
3231     if (isordered)
3232       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3233     else
3234       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3235   case  6: 
3236     if (isordered)
3237       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3238     else
3239       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3240   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3241   }
3242 }
3243
3244 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3245 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3246 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3247   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3248          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3249          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3250 }
3251
3252 namespace { 
3253 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3254 struct FoldICmpLogical {
3255   InstCombiner &IC;
3256   Value *LHS, *RHS;
3257   ICmpInst::Predicate pred;
3258   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3259     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3260       pred(ICI->getPredicate()) {}
3261   bool shouldApply(Value *V) const {
3262     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3263       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3264         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3265                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3266     return false;
3267   }
3268   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3269     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3270     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3271       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3272       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3273     }
3274
3275     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3276     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3277     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3278     unsigned Code;
3279     switch (Log.getOpcode()) {
3280     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3281     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3282     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3283     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3284     }
3285
3286     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3287                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3288       
3289     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3290     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3291       return I;
3292     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3293     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3294   }
3295 };
3296 } // end anonymous namespace
3297
3298 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3299 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3300 // guaranteed to be a binary operator.
3301 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3302                                     ConstantInt *OpRHS,
3303                                     ConstantInt *AndRHS,
3304                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3305   Value *X = Op->getOperand(0);
3306   Constant *Together = 0;
3307   if (!Op->isShift())
3308     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3309
3310   switch (Op->getOpcode()) {
3311   case Instruction::Xor:
3312     if (Op->hasOneUse()) {
3313       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3314       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3315       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3316       And->takeName(Op);
3317       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3318     }
3319     break;
3320   case Instruction::Or:
3321     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3322       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3323
3324     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3325       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3326       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3327       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3328       Or->takeName(Op);
3329       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3330     }
3331     break;
3332   case Instruction::Add:
3333     if (Op->hasOneUse()) {
3334       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3335       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3336       // single bit constant.
3337       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3338
3339       // If there is only one bit set...
3340       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3341         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3342         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3343         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3344         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3345
3346         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3347         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3348           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3349           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3350           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3351           // no effect.
3352           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3353             TheAnd.setOperand(0, X);
3354             return &TheAnd;
3355           } else {
3356             // Pull the XOR out of the AND.
3357             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3358             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3359             NewAnd->takeName(Op);
3360             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3361           }
3362         }
3363       }
3364     }
3365     break;
3366
3367   case Instruction::Shl: {
3368     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3369     // the anded constant includes them, clear them now!
3370     //
3371     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3372     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3373     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3374     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3375
3376     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3377     // Masking out bits that the shift already masks
3378       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3379     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3380       TheAnd.setOperand(1, CI);
3381       return &TheAnd;
3382     }
3383     break;
3384   }
3385   case Instruction::LShr:
3386   {
3387     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3388     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3389     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3390     //
3391     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3392     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3393     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3394     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3395
3396     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3397     // Masking out bits that the shift already masks.
3398       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3399     } else if (CI != AndRHS) {
3400       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3401       return &TheAnd;
3402     }
3403     break;
3404   }
3405   case Instruction::AShr:
3406     // Signed shr.
3407     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3408     // with an and.
3409     if (Op->hasOneUse()) {
3410       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3411       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3412       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3413       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3414       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3415         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3416         // Make the argument unsigned.
3417         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3418         ShVal = InsertNewInstBefore(
3419             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3420                                    Op->getName()), TheAnd);
3421         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3422       }
3423     }
3424     break;
3425   }
3426   return 0;
3427 }
3428
3429
3430 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3431 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3432 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3433 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3434 /// insert new instructions.
3435 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3436                                            bool isSigned, bool Inside, 
3437                                            Instruction &IB) {
3438   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3439             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3440          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3441     
3442   if (Inside) {
3443     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3444       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3445
3446     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3447     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3448       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3449         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3450       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3451     }
3452
3453     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3454     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3455     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3456     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3457     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3458     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3459   }
3460
3461   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3462     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3463
3464   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3465   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3466   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3467     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3468         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3469     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3470   }
3471
3472   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3473   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3474   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3475   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3476   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3477   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3478   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3479 }
3480
3481 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3482 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3483 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3484 // not, since all 1s are not contiguous.
3485 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3486   const APInt& V = Val->getValue();
3487   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3488   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3489
3490   // look for the first zero bit after the run of ones
3491   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3492   // look for the first non-zero bit
3493   ME = V.getActiveBits(); 
3494   return true;
3495 }
3496
3497 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3498 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3499 /// the following xforms:
3500 /// 
3501 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3502 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3503 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3504 ///
3505 /// return (A +/- B).
3506 ///
3507 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3508                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3509                                         Instruction &I) {
3510   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3511   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3512       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3513
3514   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3515
3516   switch (LHSI->getOpcode()) {
3517   default: return 0;
3518   case Instruction::And:
3519     if (And(N, Mask) == Mask) {
3520       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3521       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3522            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3523           Mask->getValue().getBitWidth())
3524         break;
3525
3526       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3527       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3528       // is all N is, ignore it.
3529       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3530       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3531         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3532         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3533         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3534           break;
3535       }
3536     }
3537     return 0;
3538   case Instruction::Or:
3539   case Instruction::Xor:
3540     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3541     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3542          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3543         && And(N, Mask)->isZero())
3544       break;
3545     return 0;
3546   }
3547   
3548   Instruction *New;
3549   if (isSub)
3550     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3551   else
3552     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3553   return InsertNewInstBefore(New, I);
3554 }
3555
3556 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3557 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3558                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3559   Value *Val;
3560   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3561   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3562   
3563   // (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3564   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3565       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Specific(Val), m_ConstantInt(RHSCst))))
3566     return 0;
3567     
3568   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3569   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3570       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3571       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3572       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3573     return 0;
3574   
3575   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3576   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3577     return 0;
3578     
3579   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3580   ICmpInst::Predicate GT;
3581   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3582       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3583        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3584     GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3585   else
3586     GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3587   
3588   Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3589   if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3590     std::swap(LHS, RHS);
3591     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3592     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3593   }
3594
3595   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3596   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3597   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3598   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3599   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3600   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3601   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3602
3603   switch (LHSCC) {
3604   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3605   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3606     switch (RHSCC) {
3607     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3608     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3609     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3610     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3611       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3612     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3613     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3614     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3615       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3616     }
3617   case ICmpInst::ICMP_NE:
3618     switch (RHSCC) {
3619     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3620     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3621       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3622         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3623       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3624     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3625       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3626         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3627       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3628     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3629     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3630     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3631       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3632     case ICmpInst::ICMP_NE:
3633       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3634         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3635         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3636                                                      Val->getName()+".off");
3637         InsertNewInstBefore(Add, I);
3638         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3639                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3640       }
3641       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3642     }
3643     break;
3644   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3645     switch (RHSCC) {
3646     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3647     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3648     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3649       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3650     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3651       break;
3652     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3653     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3654       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3655     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3656       break;
3657     }
3658     break;
3659   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3660     switch (RHSCC) {
3661     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3662     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3663     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3664       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3665     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3666       break;
3667     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3668     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3669       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3670     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3671       break;
3672     }
3673     break;
3674   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3675     switch (RHSCC) {
3676     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3677     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3678     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3679       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3680     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3681       break;
3682     case ICmpInst::ICMP_NE:
3683       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3684         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3685       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3686     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3687       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3688     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3689       break;
3690     }
3691     break;
3692   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3693     switch (RHSCC) {
3694     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3695     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3696     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3697       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3698     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3699       break;
3700     case ICmpInst::ICMP_NE:
3701       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3702         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3703       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3704     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3705       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3706     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3707       break;
3708     }
3709     break;
3710   }
3711
3712   
3713  
3714   return 0;
3715 }
3716
3717
3718 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3719   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3720   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3721
3722   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3723     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3724
3725   // and X, X = X
3726   if (Op0 == Op1)
3727     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3728
3729   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3730   // purpose is to compute bits we don't care about.
3731   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3732     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3733     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3734     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3735                              KnownZero, KnownOne))
3736       return &I;
3737   } else {
3738     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3739       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3740         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3741     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3742       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3743     }
3744   }
3745   
3746   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3747     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3748     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3749
3750     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3751     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3752       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3753       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3754       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3755       switch (Op0I->getOpcode()) {
3756       case Instruction::Xor:
3757       case Instruction::Or:
3758         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3759         if (Op0I->hasOneUse()) {
3760           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3761             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3762             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3763                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3764             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3765             return BinaryOperator::Create(
3766                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3767           }
3768           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3769               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3770             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3771             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3772                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3773             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3774             return BinaryOperator::Create(
3775                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3776           }
3777         }
3778
3779         break;
3780       case Instruction::Add:
3781         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3782         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3783         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3784         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3785           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3786         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3787           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3788         break;
3789
3790       case Instruction::Sub:
3791         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3792         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3793         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3794         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3795           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3796
3797         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3798         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3799         if (Op0I->hasOneUse()) {
3800           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3801           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3802           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3803
3804           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3805           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3806               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3807             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3808             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3809             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3810           }
3811         }
3812         break;
3813
3814       case Instruction::Shl:
3815       case Instruction::LShr:
3816         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3817         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3818         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3819           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3820                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3821           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3822           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3823         }
3824         break;
3825       }
3826
3827       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3828         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3829           return Res;
3830     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3831       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3832       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3833       // frequently occurs for bitfield accesses.
3834       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3835         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3836             CastOp->getNumOperands() == 2)
3837           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3838             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3839               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3840               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3841               // This will fold the two constants together, which may allow 
3842               // other simplifications.
3843               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3844                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3845                 CastOp->getName()+".shrunk");
3846               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3847               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3848               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3849               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3850               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3851             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3852               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3853               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3854               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3855               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3856                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3857             }
3858           }
3859       }
3860     }
3861
3862     // Try to fold constant and into select arguments.
3863     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3864       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3865         return R;
3866     if (isa<PHINode>(Op0))
3867       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3868         return NV;
3869   }
3870
3871   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3872   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3873
3874   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3875     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3876
3877   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3878   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3879     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3880                                                I.getName()+".demorgan");
3881     InsertNewInstBefore(Or, I);
3882     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3883   }
3884   
3885   {
3886     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3887     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3888       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3889         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3890     
3891       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3892       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3893         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3894           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3895       }
3896     }
3897     
3898     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3899       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3900         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3901
3902       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3903       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3904         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3905           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3906       }
3907     }
3908     
3909     if (Op0->hasOneUse() &&
3910         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3911       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3912         I.swapOperands();     // Simplify below
3913         std::swap(Op0, Op1);
3914       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3915         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3916         I.swapOperands();     // Simplify below
3917         std::swap(Op0, Op1);
3918       }
3919     }
3920     if (Op1->hasOneUse() &&
3921         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3922       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3923         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3924         std::swap(A, B);
3925       }
3926       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3927         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3928         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3929         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3930       }
3931     }
3932   }
3933   
3934   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3935     // where C is a power of 2
3936     Value *A, *B;
3937     ConstantInt *C1, *C2;
3938     ICmpInst::Predicate LHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3939     ICmpInst::Predicate RHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3940     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3941                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3942       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3943           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3944         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3945         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3946         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3947       }
3948   }
3949   
3950   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3951     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3952     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3953       return R;
3954
3955     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3956       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3957         return Res;
3958   }
3959
3960   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3961   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3962     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3963       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3964         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3965         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3966             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3967             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3968                               I.getType(), TD) &&
3969             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3970                               I.getType(), TD)) {
3971           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3972                                                          Op1C->getOperand(0),
3973                                                          I.getName());
3974           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3975           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3976         }
3977       }
3978     
3979   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3980   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3981     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3982       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3983           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3984           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3985         Instruction *NewOp =
3986           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3987                                                         SI1->getOperand(0),
3988                                                         SI0->getName()), I);
3989         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3990                                       SI1->getOperand(1));
3991       }
3992   }
3993
3994   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3995   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3996     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3997       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3998           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3999         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4000         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4001           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4002             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4003             // false.
4004             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4005               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4006             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4007                                 RHS->getOperand(0));
4008           }
4009       } else {
4010         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4011         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4012         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4013             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4014           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4015             // Swap RHS operands to match LHS.
4016             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4017             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4018           }
4019           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4020             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4021             if (Op0CC == Op1CC)
4022               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4023             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4024                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4025               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4026             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4027               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4028             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4029               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4030             bool Op0Ordered;
4031             bool Op1Ordered;
4032             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4033             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4034             if (Op1Pred == 0) {
4035               std::swap(Op0, Op1);
4036               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4037               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4038             }
4039             if (Op0Pred == 0) {
4040               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4041               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4042               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4043                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4044               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4045               // uno && ord -> false
4046               if (!Op0Ordered)
4047                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4048               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4049               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4050                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4051             }
4052           }
4053         }
4054       }
4055     }
4056   }
4057
4058   return Changed ? &I : 0;
4059 }
4060
4061 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4062 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4063 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4064 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4065 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4066 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4067 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4068 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4069 /// match.
4070 ///
4071 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4072 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4073 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4074 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4075 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4076 /// byte of ByteValues is actually being set.
4077 ///
4078 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4079 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4080 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4081 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4082 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4083 ///
4084 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4085                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4086   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4087     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4088     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4089       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4090                                ByteValues) ||
4091              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4092                                ByteValues);
4093     }
4094   
4095     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4096     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4097     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4098       unsigned ShAmt = 
4099         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4100       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4101       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4102         return true;
4103
4104       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4105       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4106         // X << 2 -> collect(X, +2)
4107         OverallLeftShift += ByteShift;
4108         ByteMask >>= ByteShift;
4109       } else {
4110         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4111         OverallLeftShift -= ByteShift;
4112         ByteMask <<= ByteShift;
4113         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4114       }
4115
4116       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4117       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4118
4119       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4120                                ByteValues);
4121     }
4122
4123     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4124     // corresponding bytes in ByteMask.
4125     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4126         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4127       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4128       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4129       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4130       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4131       
4132       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4133         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4134         // the and mask is.
4135         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4136           continue;
4137         
4138         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4139         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4140         if (MaskB == 0) {
4141           ByteMask &= ~(1U << i);
4142           continue;
4143         }
4144         
4145         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4146         if (MaskB != Byte)
4147           return true;
4148
4149         // Otherwise, this byte is kept.
4150       }
4151
4152       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4153                                ByteValues);
4154     }
4155   }
4156   
4157   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4158   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4159   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4160   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4161   // their ultimate destination.
4162   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4163   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4164   
4165   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4166   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4167   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4168   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4169   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4170   // low part, it must be shifted left.
4171   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4172   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4173     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4174       return true;
4175   } else {
4176     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4177       return true;
4178   }
4179   
4180   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4181   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4182   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4183     return true;
4184   ByteValues[DestByteNo] = V;
4185   return false;
4186 }
4187
4188 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4189 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4190 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4191   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4192   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4193       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4194       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4195     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4196   
4197   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4198   /// defines each byte.
4199   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4200   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4201     
4202   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4203   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4204   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4205     return 0;
4206   
4207   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4208   Value *V = ByteValues[0];
4209   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4210   
4211   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4212   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4213     if (ByteValues[i] != V)
4214       return 0;
4215   const Type *Tys[] = { ITy };
4216   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4217   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4218   return CallInst::Create(F, V);
4219 }
4220
4221 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4222 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4223 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4224 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4225                                          Value *C, Value *D) {
4226   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4227   Value *Cond = 0;
4228   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4229     return 0;
4230
4231   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4232   if (match(D, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4233     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4234   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4235     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4236   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4237   if (match(B, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4238     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4239   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4240     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4241   return 0;
4242 }
4243
4244 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4245   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4246   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4247
4248   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4249     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4250
4251   // or X, X = X
4252   if (Op0 == Op1)
4253     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4254
4255   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4256   // purpose is to compute bits we don't care about.
4257   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4258     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4259     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4260     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4261                              KnownZero, KnownOne))
4262       return &I;
4263   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4264     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4265   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4266     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4267       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4268   }
4269     
4270
4271   
4272   // or X, -1 == -1
4273   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4274     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4275     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4276     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4277       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4278       InsertNewInstBefore(Or, I);
4279       Or->takeName(Op0);
4280       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4281                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4282     }
4283
4284     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4285     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4286       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4287       InsertNewInstBefore(Or, I);
4288       Or->takeName(Op0);
4289       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4290                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4291     }
4292
4293     // Try to fold constant and into select arguments.
4294     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4295       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4296         return R;
4297     if (isa<PHINode>(Op0))
4298       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4299         return NV;
4300   }
4301
4302   Value *A = 0, *B = 0;
4303   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4304
4305   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4306     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4307       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4308   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4309     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4310       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4311
4312   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4313   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4314   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4315       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4316       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4317        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4318     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4319       return BSwap;
4320   }
4321   
4322   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4323   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4324       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4325     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4326     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4327     NOr->takeName(Op0);
4328     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4329   }
4330
4331   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4332   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4333       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4334     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4335     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4336     NOr->takeName(Op0);
4337     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4338   }
4339
4340   // (A & C)|(B & D)
4341   Value *C = 0, *D = 0;
4342   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4343       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4344     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4345     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4346     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4347     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4348       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4349       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4350       // replace with V+N.
4351       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4352         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4353             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4354           // Add commutes, try both ways.
4355           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4356             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4357           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4358             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4359         }
4360         // Or commutes, try both ways.
4361         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4362             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4363           // Add commutes, try both ways.
4364           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4365             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4366           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4367             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4368         }
4369       }
4370       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4371     }
4372     
4373     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4374     // terms for V1 & (V2|V3).
4375     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4376       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4377         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4378       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4379         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4380       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4381         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4382       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4383         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4384       
4385       if (V1) {
4386         Value *Or =
4387           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4388         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4389       }
4390     }
4391
4392     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4393     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4394       return Match;
4395     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4396       return Match;
4397     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4398       return Match;
4399     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4400       return Match;
4401   }
4402   
4403   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4404   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4405     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4406       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4407           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4408           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4409         Instruction *NewOp =
4410         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4411                                                      SI1->getOperand(0),
4412                                                      SI0->getName()), I);
4413         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4414                                       SI1->getOperand(1));
4415       }
4416   }
4417
4418   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4419     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4420       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4421   } else {
4422     A = 0;
4423   }
4424   // Note, A is still live here!
4425   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4426     if (Op0 == B)
4427       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4428
4429     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4430     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4431       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4432                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4433       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4434     }
4435   }
4436
4437   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4438   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4439     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4440       return R;
4441
4442     Value *Val;
4443     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4444     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4445     // (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4446     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) &&
4447         match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Specific(Val), m_ConstantInt(RHSCst))) &&
4448         
4449         // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4450         LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4451         RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4452         LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4453         RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4454         
4455         // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4456         PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4457       // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4458       ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4459       bool NeedsSwap;
4460       if (ICmpInst::isEquality(LHSCC) ? ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)
4461                                       : ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4462         NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4463       else
4464         NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4465         
4466       if (NeedsSwap) {
4467         std::swap(LHS, RHS);
4468         std::swap(LHSCst, RHSCst);
4469         std::swap(LHSCC, RHSCC);
4470       }
4471
4472       // At this point, we know we have have two icmp instructions
4473       // comparing a value against two constants and or'ing the result
4474       // together.  Because of the above check, we know that we only have
4475       // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4476       // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4477       // equal.
4478       assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4479
4480       switch (LHSCC) {
4481       default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4482       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4483         switch (RHSCC) {
4484         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4485         case ICmpInst::ICMP_EQ:
4486           if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4487             Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4488             Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4489                                                          Val->getName()+".off");
4490             InsertNewInstBefore(Add, I);
4491             AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4492             return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4493           }
4494           break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4495         case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4496         case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4497           break;
4498         case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4499         case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4500         case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4501           return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4502         }
4503         break;
4504       case ICmpInst::ICMP_NE:
4505         switch (RHSCC) {
4506         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4507         case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4508         case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4509         case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4510           return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4511         case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4512         case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4513         case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4514           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4515         }
4516         break;
4517       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4518         switch (RHSCC) {
4519         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4520         case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4521           break;
4522         case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4523           // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4524           // this can cause overflow.
4525           if (RHSCst->isMaxValue(false))
4526             return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4527           return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4528         case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4529           break;
4530         case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4531         case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4532           return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4533         case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4534           break;
4535         }
4536         break;
4537       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4538         switch (RHSCC) {
4539         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4540         case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4541           break;
4542         case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4543           // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4544           // this can cause overflow.
4545           if (RHSCst->isMaxValue(true))
4546             return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4547           return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4548         case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4549           break;
4550         case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4551         case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4552           return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4553         case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4554           break;
4555         }
4556         break;
4557       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4558         switch (RHSCC) {
4559         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4560         case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4561         case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4562           return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4563         case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4564           break;
4565         case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4566         case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4567           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4568         case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4569           break;
4570         }
4571         break;
4572       case ICmpInst::ICMP_SGT:
4573         switch (RHSCC) {
4574         default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4575         case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4576         case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4577           return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4578         case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4579           break;
4580         case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4581         case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4582           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4583         case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4584           break;
4585         }
4586         break;
4587       }
4588     }
4589   }
4590     
4591   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4592   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4593     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4594       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4595         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4596             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4597           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4598           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4599               // Only do this if the casts both really cause code to be
4600               // generated.
4601               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4602                                 I.getType(), TD) &&
4603               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4604                                 I.getType(), TD)) {
4605             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4606                                                           Op1C->getOperand(0),
4607                                                           I.getName());
4608             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4609             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4610           }
4611         }
4612       }
4613   }
4614   
4615     
4616   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4617   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4618     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4619       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4620           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4621           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4622         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4623           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4624             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4625             // true.
4626             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4627               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4628             
4629             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4630             // rest.
4631             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4632                                 RHS->getOperand(0));
4633           }
4634       } else {
4635         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4636         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4637         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4638             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4639           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4640             // Swap RHS operands to match LHS.
4641             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4642             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4643           }
4644           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4645             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4646             if (Op0CC == Op1CC)
4647               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4648             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4649                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4650               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4651             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4652               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4653             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4654               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4655             bool Op0Ordered;
4656             bool Op1Ordered;
4657             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4658             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4659             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4660               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4661               // or'ed predicates.
4662               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4663                                        Op0LHS, Op0RHS);
4664               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4665                 return I;
4666               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4667               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4668             }
4669           }
4670         }
4671       }
4672     }
4673   }
4674
4675   return Changed ? &I : 0;
4676 }
4677
4678 namespace {
4679
4680 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4681 struct XorSelf {
4682   Value *RHS;
4683   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4684   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4685   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4686     return &Xor;
4687   }
4688 };
4689
4690 }
4691
4692 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4693   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4694   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4695
4696   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4697     if (isa<UndefValue>(Op0))
4698       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4699       // idiom (misuse).
4700       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4701     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4702   }
4703
4704   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4705   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4706     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4707     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4708   }
4709   
4710   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4711   // purpose is to compute bits we don't care about.
4712   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4713     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4714     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4715     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4716                              KnownZero, KnownOne))
4717       return &I;
4718   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4719     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4720   }
4721
4722   // Is this a ~ operation?
4723   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4724     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4725     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4726     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4727       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4728           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4729         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4730         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4731           Instruction *NotY =
4732             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4733                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4734           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4735           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4736             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4737           else
4738             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4739         }
4740       }
4741     }
4742   }
4743   
4744   
4745   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4746     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4747     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4748       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4749         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4750                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4751
4752       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4753         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4754                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4755     }
4756
4757     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4758     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4759       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4760         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4761           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4762           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4763             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4764                                              Op0C->getDestTy())) {
4765               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4766                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4767                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4768               NewCI->takeName(CI);
4769               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4770             }
4771           }
4772         }
4773       }
4774     }
4775
4776     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4777       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4778       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4779         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4780           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4781           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4782                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4783           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4784         }
4785           
4786       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4787         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4788           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4789           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4790             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4791             return BinaryOperator::CreateSub(
4792                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4793                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4794                                           Op0I->getOperand(0));
4795           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4796             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4797             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4798             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4799
4800           }
4801         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4802           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4803           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4804             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4805             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4806             // NewRHS.
4807             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4808             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4809                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4810             AddToWorkList(Op0I);
4811             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4812             I.setOperand(1, NewRHS);
4813             return &I;
4814           }
4815         }
4816       }
4817     }
4818
4819     // Try to fold constant and into select arguments.
4820     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4821       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4822         return R;
4823     if (isa<PHINode>(Op0))
4824       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4825         return NV;
4826   }
4827
4828   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4829     if (X == Op1)
4830       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4831
4832   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4833     if (X == Op0)
4834       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4835
4836   
4837   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4838   if (Op1I) {
4839     Value *A, *B;
4840     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4841       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4842         Op1I->swapOperands();
4843         I.swapOperands();
4844         std::swap(Op0, Op1);
4845       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4846         I.swapOperands();     // Simplified below.
4847         std::swap(Op0, Op1);
4848       }
4849     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4850       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4851         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4852       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4853         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4854     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4855       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4856         Op1I->swapOperands();
4857         std::swap(A, B);
4858       }
4859       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4860         I.swapOperands();     // Simplified below.
4861         std::swap(Op0, Op1);
4862       }
4863     }
4864   }
4865   
4866   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4867   if (Op0I) {
4868     Value *A, *B;
4869     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4870       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4871         std::swap(A, B);
4872       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4873         Instruction *NotB =
4874           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4875         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4876       }
4877     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4878       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4879         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4880       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4881         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4882     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4883       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4884         std::swap(A, B);
4885       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4886           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4887         Instruction *N =
4888           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4889         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4890       }
4891     }
4892   }
4893   
4894   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4895   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4896       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4897       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4898       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4899     Instruction *NewOp =
4900       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4901                                                     Op1I->getOperand(0),
4902                                                     Op0I->getName()), I);
4903     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4904                                   Op1I->getOperand(1));
4905   }
4906     
4907   if (Op0I && Op1I) {
4908     Value *A, *B, *C, *D;
4909     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4910     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4911         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4912       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4913         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4914     }
4915     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4916     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4917         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4918       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4919         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4920     }
4921     
4922     // (A & B)^(C & D)
4923     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4924         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4925         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4926       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4927       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4928       if (A == C)
4929         X = A, Y = B, Z = D;
4930       else if (A == D)
4931         X = A, Y = B, Z = C;
4932       else if (B == C)
4933         X = B, Y = A, Z = D;
4934       else if (B == D)
4935         X = B, Y = A, Z = C;
4936       
4937       if (X) {
4938         Instruction *NewOp =
4939         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4940         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4941       }
4942     }
4943   }
4944     
4945   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4946   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4947     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4948       return R;
4949
4950   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4951   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4952     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4953       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4954         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4955         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4956             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4957             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4958                               I.getType(), TD) &&
4959             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4960                               I.getType(), TD)) {
4961           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4962                                                          Op1C->getOperand(0),
4963                                                          I.getName());
4964           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4965           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4966         }
4967       }
4968   }
4969
4970   return Changed ? &I : 0;
4971 }
4972
4973 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4974 /// overflowed for this type.
4975 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4976                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4977   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4978
4979   if (IsSigned)
4980     if (In2->getValue().isNegative())
4981       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4982     else
4983       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4984   else
4985     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4986 }
4987
4988 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
4989 /// overflowed for this type.
4990 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4991                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4992   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
4993
4994   if (IsSigned)
4995     if (In2->getValue().isNegative())
4996       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4997     else
4998       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4999   else
5000     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5001 }
5002
5003 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5004 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5005 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5006 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5007   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5008   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5009   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5010   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5011
5012   // Build a mask for high order bits.
5013   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5014   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5015
5016   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5017        ++i, ++GTI) {
5018     Value *Op = *i;
5019     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5020     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5021       if (OpC->isZero()) continue;
5022       
5023       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5024       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5025         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5026         
5027         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5028           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5029         else
5030           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5031                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5032                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5033                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5034         continue;
5035       }
5036       
5037       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5038       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5039       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5040       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5041         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5042       else {
5043         // Emit an add instruction.
5044         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5045            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5046                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5047       }
5048       continue;
5049     }
5050     // Convert to correct type.
5051     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5052       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5053         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5054       else
5055         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5056                                                  Op->getName()+".c"), I);
5057     }
5058     if (Size != 1) {
5059       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5060       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5061         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5062       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5063         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5064                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5065     }
5066
5067     // Emit an add instruction.
5068     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5069       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5070                                     cast<Constant>(Result));
5071     else
5072       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5073                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5074   }
5075   return Result;
5076 }
5077
5078
5079 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5080 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5081 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5082 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5083 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5084 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5085 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5086 ///
5087 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5088 /// 
5089 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5090                                           InstCombiner &IC) {
5091   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5092   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5093
5094   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5095   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5096   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5097   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5098   // because the expression will cross zero at the same point.
5099   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5100   int64_t Offset = 0;
5101   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5102     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5103       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5104       if (CI->isZero()) continue;
5105
5106       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5107       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5108         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5109       } else {
5110         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5111         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5112       }
5113     } else {
5114       // Found our variable index.
5115       break;
5116     }
5117   }
5118   
5119   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5120   // evaluate it the general way.
5121   if (i == e) return 0;
5122   
5123   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5124   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5125   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5126   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5127   
5128   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5129   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5130     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5131     if (!CI) return 0;
5132    
5133     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5134     if (CI->isZero()) continue;
5135     
5136     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5137     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5138       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5139     } else {
5140       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5141       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5142     }
5143   }
5144   
5145   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5146   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5147   // the index.
5148   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5149   if (Offset == 0) {
5150     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5151     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5152     // computation crosses zero.
5153     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5154       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5155                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5156     return VariableIdx;
5157   }
5158   
5159   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5160   // the pointer size, so get it.
5161   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5162   
5163   Offset &= PtrSizeMask;
5164   VariableScale &= PtrSizeMask;
5165
5166   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5167   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5168   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5169   // multiple of the variable scale.
5170   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5171   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5172     return 0;
5173
5174   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5175   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5176   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5177     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5178                                               true /*SExt*/, 
5179                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5180   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5181   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5182 }
5183
5184
5185 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5186 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5187 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5188                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5189                                        Instruction &I) {
5190   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5191
5192   // Look through bitcasts.
5193   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5194     RHS = BCI->getOperand(0);
5195
5196   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5197   if (PtrBase == RHS) {
5198     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5199     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5200     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5201     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5202     
5203     // If not, synthesize the offset the hard way.
5204     if (Offset == 0)
5205       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5206     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5207                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5208   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5209     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5210     // compare the base pointer.
5211     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5212       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5213       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5214                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5215       if (IndicesTheSame)
5216         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5217           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5218             IndicesTheSame = false;
5219             break;
5220           }
5221
5222       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5223       if (IndicesTheSame)
5224         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5225                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5226
5227       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5228       // different, bail out.
5229       return 0;
5230     }
5231
5232     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5233     bool AllZeros = true;
5234     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5235       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5236           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5237         AllZeros = false;
5238         break;
5239       }
5240     if (AllZeros)
5241       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5242                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5243
5244     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5245     AllZeros = true;
5246     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5247       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5248           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5249         AllZeros = false;
5250         break;
5251       }
5252     if (AllZeros)
5253       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5254
5255     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5256       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5257       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5258       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5259       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5260         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5261           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5262                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5263             // Irreconcilable differences.
5264             NumDifferences = 2;
5265             break;
5266           } else {
5267             if (NumDifferences++) break;
5268             DiffOperand = i;
5269           }
5270         }
5271
5272       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5273         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5274                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5275                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5276
5277       else if (NumDifferences == 1) {
5278         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5279         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5280         // Make sure we do a signed comparison here.
5281         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5282       }
5283     }
5284
5285     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5286     // the result to fold to a constant!
5287     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5288         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5289       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5290       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5291       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5292       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5293     }
5294   }
5295   return 0;
5296 }
5297
5298 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5299 ///
5300 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5301                                                 Instruction *LHSI,
5302                                                 Constant *RHSC) {
5303   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5304   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5305   
5306   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5307   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5308   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5309   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5310   
5311   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5312   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5313   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5314   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5315   
5316   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5317   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5318   if (LHSUnsigned)
5319     ++InputSize;
5320   
5321   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5322   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5323     return 0;
5324   
5325   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5326   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5327   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5328   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5329   
5330   ICmpInst::Predicate Pred;
5331   switch (I.getPredicate()) {
5332   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5333   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5334   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5335     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5336     break;
5337   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5338   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5339     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5340     break;
5341   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5342   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5343     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5344     break;
5345   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5346   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5347     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5348     break;
5349   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5350   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5351     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5352     break;
5353   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5354   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5355     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5356     break;
5357   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5358     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5359   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5360     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5361   }
5362   
5363   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5364   
5365   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5366   
5367   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5368   // comparing an i8 to 300.0.
5369   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5370   
5371   if (!LHSUnsigned) {
5372     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5373     // and large values.
5374     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5375     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5376                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5377     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5378       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5379           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5380         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5381       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5382     }
5383   } else {
5384     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5385     // +INF and large values.
5386     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5387     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5388                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5389     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5390       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5391           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5392         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5393       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5394     }
5395   }
5396   
5397   if (!LHSUnsigned) {
5398     // See if the RHS value is < SignedMin.
5399     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5400     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5401                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5402     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5403       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5404           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5405         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5406       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5407     }
5408   }
5409
5410   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5411   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5412   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5413   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5414   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5415   if (!RHS.isZero() &&
5416       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5417     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5418     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5419     // at this point.
5420     switch (Pred) {
5421     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5422     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5423       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5424     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5425       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5426     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5427       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5428       // (float)int <= -4.4  --> false
5429       if (RHS.isNegative())
5430         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5431       break;
5432     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5433       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5434       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5435       if (RHS.isNegative())
5436         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5437       break;
5438     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5439       // (float)int < -4.4   --> false
5440       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5441       if (RHS.isNegative())
5442         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5443       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5444       break;
5445     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5446       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5447       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5448       if (!RHS.isNegative())
5449         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5450       break;
5451     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5452       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5453       // (float)int > -4.4   --> true
5454       if (RHS.isNegative())
5455         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5456       break;
5457     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5458       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5459       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5460       if (RHS.isNegative())
5461         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5462       break;
5463     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5464       // (float)int >= -4.4   --> true
5465       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5466       if (!RHS.isNegative())
5467         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5468       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5469       break;
5470     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5471       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5472       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5473       if (!RHS.isNegative())
5474         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5475       break;
5476     }
5477   }
5478
5479   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5480   // comparison.
5481   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5482 }
5483
5484 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5485   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5486   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5487
5488   // Fold trivial predicates.
5489   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5490     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5491   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5492     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5493   
5494   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5495   if (Op0 == Op1) {
5496     switch (I.getPredicate()) {
5497     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5498     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5499     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5500     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5501       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5502     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5503     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5504     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5505       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5506       
5507     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5508     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5509     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5510     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5511       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5512       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5513       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5514       return &I;
5515       
5516     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5517     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5518     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5519     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5520       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5521       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5522       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5523       return &I;
5524     }
5525   }
5526     
5527   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5528     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5529
5530   // Handle fcmp with constant RHS
5531   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5532     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5533     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5534       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5535         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5536           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5537         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5538                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5539         // True if unordered.
5540         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5541       }
5542     }
5543     
5544     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5545       switch (LHSI->getOpcode()) {
5546       case Instruction::PHI:
5547         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5548         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5549         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5550         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5551           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5552             return NV;
5553         break;
5554       case Instruction::SIToFP:
5555       case Instruction::UIToFP:
5556         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5557           return NV;
5558         break;
5559       case Instruction::Select:
5560         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5561         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5562         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5563         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5564         if (LHSI->hasOneUse()) {
5565           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5566             // Fold the known value into the constant operand.
5567             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5568             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5569             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5570                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5571                                                       I.getName()), I);
5572           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5573             // Fold the known value into the constant operand.
5574             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5575             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5576             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5577                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5578                                                       I.getName()), I);
5579           }
5580         }
5581
5582         if (Op1)
5583           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5584         break;
5585       }
5586   }
5587
5588   return Changed ? &I : 0;
5589 }
5590
5591 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5592   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5593   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5594   const Type *Ty = Op0->getType();
5595
5596   // icmp X, X
5597   if (Op0 == Op1)
5598     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5599                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5600
5601   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5602     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5603   
5604   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5605   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5606   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5607        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5608       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5609        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5610     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5611                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5612
5613   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5614   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5615     switch (I.getPredicate()) {
5616     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5617     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5618       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5619       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5620       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5621     }
5622     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5623       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5624
5625     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5626       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5627       // FALL THROUGH
5628     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5629       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5630       InsertNewInstBefore(Not, I);
5631       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5632     }
5633     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5634       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5635       // FALL THROUGH
5636     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5637       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5638       InsertNewInstBefore(Not, I);
5639       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5640     }
5641     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5642       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5643       // FALL THROUGH
5644     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5645       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5646       InsertNewInstBefore(Not, I);
5647       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5648     }
5649     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5650       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5651       // FALL THROUGH
5652     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5653       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5654       InsertNewInstBefore(Not, I);
5655       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5656     }
5657     }
5658   }
5659
5660   // See if we are doing a comparison with a constant.
5661   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5662     Value *A, *B;
5663     
5664     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5665     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5666         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5667       // (icmp cond A B) if cond is equality
5668       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5669     }
5670     
5671     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5672     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5673     // them being folded in the code below.
5674     switch (I.getPredicate()) {
5675     default: break;
5676     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5677       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5678         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5679       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5680     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5681       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5682         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5683       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5684     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5685       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5686         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5687       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5688     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5689       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5690         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5691       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5692     }
5693     
5694     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5695     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5696     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5697     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5698     
5699     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5700     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5701     bool UnusedBit;
5702     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5703     
5704     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5705                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5706                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5707                              KnownZero, KnownOne, 0))
5708       return &I;
5709         
5710     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5711     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5712     // EQ and NE we use unsigned values.
5713     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5714     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5715       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5716     else
5717       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5718     
5719     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5720     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5721     // that code below can assume that Min != Max.
5722     if (Min == Max)
5723       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5724                                                           ConstantInt::get(Min),
5725                                                           CI));
5726     
5727     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5728     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5729     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5730     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5731     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5732     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5733       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5734         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5735       break;
5736     case ICmpInst::ICMP_NE:
5737       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5738         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5739       break;
5740     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5741       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5742         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5743       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5744         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5745       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5746         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5747       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5748         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5749         
5750       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5751       if (CI->isMinValue(true))
5752         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5753                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5754       break;
5755     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5756       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5757         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5758       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5759         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5760         
5761       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5762         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5763       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5765       
5766       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5767       if (CI->isMaxValue(true))
5768         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5769                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5770       break;
5771     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5772       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5773         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5774       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5775         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5776       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5778       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5779         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5780       break;
5781     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5782       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5783         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5784       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5785         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5786         
5787       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5788         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5789       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5790         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5791       break;
5792     }
5793   }
5794
5795   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5796   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5797   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5798   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5799   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5800   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5801   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5802   if (I.hasOneUse())
5803     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5804       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5805           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5806         return 0;
5807
5808   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5809   // can be folded into the comparison.
5810   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5811     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5812     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5813     // instruction can be folded into the icmp 
5814     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5815       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5816         return Res;
5817   }
5818
5819   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5820   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5821     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5822       switch (LHSI->getOpcode()) {
5823       case Instruction::GetElementPtr:
5824         if (RHSC->isNullValue()) {
5825           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5826           bool isAllZeros = true;
5827           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5828             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5829                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5830               isAllZeros = false;
5831               break;
5832             }
5833           if (isAllZeros)
5834             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5835                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5836         }
5837         break;
5838
5839       case Instruction::PHI:
5840         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5841         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5842         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5843         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5844           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5845             return NV;
5846         break;
5847       case Instruction::Select: {
5848         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5849         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5850         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5851         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5852         if (LHSI->hasOneUse()) {
5853           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5854             // Fold the known value into the constant operand.
5855             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5856             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5857             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5858                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5859                                                    I.getName()), I);
5860           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5861             // Fold the known value into the constant operand.
5862             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5863             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5864             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5865                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5866                                                    I.getName()), I);
5867           }
5868         }
5869
5870         if (Op1)
5871           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5872         break;
5873       }
5874       case Instruction::Malloc:
5875         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5876         // can assume it is successful and remove the malloc.
5877         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5878           AddToWorkList(LHSI);
5879           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5880                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5881         }
5882         break;
5883       }
5884   }
5885
5886   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5887   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5888     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5889       return NI;
5890   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5891     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5892                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5893       return NI;
5894
5895   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5896   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5897   // now.
5898   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5899     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5900         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5901       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5902       // operand, where it can often be eliminated completely.
5903       Op0 = CI->getOperand(0);
5904
5905       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5906       // so eliminate it as well.
5907       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5908         Op1 = CI2->getOperand(0);
5909
5910       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5911       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5912         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5913           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5914         } else {
5915           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5916           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5917         }
5918       }
5919       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5920     }
5921   }
5922   
5923   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5924     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5925     // This comes up when you have code like
5926     //   int X = A < B;
5927     //   if (X) ...
5928     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5929     // with a constant or another cast from the same type.
5930     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5931       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5932         return R;
5933   }
5934   
5935   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5936   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5937     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5938       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5939           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5940           I.isEquality()) {
5941         switch (Op0I->getOpcode()) {
5942         default: break;
5943         case Instruction::Add:
5944         case Instruction::Sub:
5945         case Instruction::Xor:
5946           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5947           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5948                               Op1I->getOperand(0));
5949           break;
5950         case Instruction::Mul:
5951           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5952             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5953             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5954             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5955               const APInt &AP = CI->getValue();
5956               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5957                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5958                                                            AP.getBitWidth() -
5959                                                       AP.countTrailingZeros()));
5960               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5961                                                             Mask);
5962               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5963                                                             Mask);
5964               InsertNewInstBefore(And1, I);
5965               InsertNewInstBefore(And2, I);
5966               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5967             }
5968           }
5969           break;
5970         }
5971       }
5972     }
5973   }
5974   
5975   // ~x < ~y --> y < x
5976   { Value *A, *B;
5977     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5978         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5979       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5980   }
5981   
5982   if (I.isEquality()) {
5983     Value *A, *B, *C, *D;
5984     
5985     // -x == -y --> x == y
5986     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5987         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5988       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5989     
5990     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5991       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5992         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5993         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5994                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5995       }
5996
5997       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5998         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5999         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6000           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6001             if (Op1->hasOneUse()) {
6002               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6003               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6004               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6005                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6006             }
6007         
6008         // A^B == A^D -> B == D
6009         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6010         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6011         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6012         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6013       }
6014     }
6015     
6016     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6017         (A == Op0 || B == Op0)) {
6018       // A == (A^B)  ->  B == 0
6019       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6020       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6021                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6022     }
6023     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6024       // (A-B) == A  ->  B == 0
6025       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6026                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6027     }
6028     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6029       // A == (A-B)  ->  B == 0
6030       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6031                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6032     }
6033     
6034     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6035     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6036         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6037         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6038       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6039       
6040       if (A == C) {
6041         X = B; Y = D; Z = A;
6042       } else if (A == D) {
6043         X = B; Y = C; Z = A;
6044       } else if (B == C) {
6045         X = A; Y = D; Z = B;
6046       } else if (B == D) {
6047         X = A; Y = C; Z = B;
6048       }
6049       
6050       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6051         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6052         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6053         I.setOperand(0, Op1);
6054         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6055         return &I;
6056       }
6057     }
6058   }
6059   return Changed ? &I : 0;
6060 }
6061
6062
6063 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6064 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6065 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6066                                           ConstantInt *DivRHS) {
6067   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6068   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6069   
6070   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6071   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6072   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6073   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6074   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6075   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6076   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6077   // if it finds it. 
6078   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6079   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6080     return 0;
6081   if (DivRHS->isZero())
6082     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6083   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6084     return 0; // The overflow computation also screws up here
6085   if (DivRHS->isOne())
6086     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6087               // with INT_MIN.
6088
6089   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6090   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6091   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6092   // instead of computing a divide. 
6093   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6094
6095   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6096   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6097   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6098   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6099                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6100
6101   // Get the ICmp opcode
6102   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6103
6104   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6105   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6106   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6107   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6108   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6109   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6110   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6111   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6112   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6113   
6114   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6115     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6116     LoBound = Prod;
6117     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6118     if (!HiOverflow)
6119       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6120   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6121     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6122       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6123       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6124       HiBound = DivRHS;
6125     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6126       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6127       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6128       if (!HiOverflow)
6129         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6130     } else {                       // (X / pos) op neg
6131       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6132       HiBound = AddOne(Prod);
6133       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6134       if (!LoOverflow) {
6135         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6136         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6137                                      true) ? -1 : 0;
6138        }
6139     }
6140   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6141     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6142       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6143       LoBound = AddOne(DivRHS);
6144       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6145       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6146         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6147         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6148       }
6149     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6150       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6151       HiBound = AddOne(Prod);
6152       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6153       if (!LoOverflow)
6154         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6155     } else {                       // (X / neg) op neg
6156       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6157       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6158       if (!HiOverflow)
6159         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6160     }
6161     
6162     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6163     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6164   }
6165
6166   Value *X = DivI->getOperand(0);
6167   switch (Pred) {
6168   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6169   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6170     if (LoOverflow && HiOverflow)
6171       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6172     else if (HiOverflow)
6173       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6174                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6175     else if (LoOverflow)
6176       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6177                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6178     else
6179       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6180   case ICmpInst::ICMP_NE:
6181     if (LoOverflow && HiOverflow)
6182       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6183     else if (HiOverflow)
6184       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6185                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6186     else if (LoOverflow)
6187       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6188                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6189     else
6190       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6191   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6192   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6193     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6194       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6195     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6196       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6197     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6198   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6199   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6200     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6201       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6202     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6203       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6204     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6205       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6206     else
6207       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6208   }
6209 }
6210
6211
6212 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6213 ///
6214 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6215                                                           Instruction *LHSI,
6216                                                           ConstantInt *RHS) {
6217   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6218   
6219   switch (LHSI->getOpcode()) {
6220   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6221     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6222       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6223       // fold the xor.
6224       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6225           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6226         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6227         
6228         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6229         // the operation, just stop using the Xor.
6230         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6231           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6232           AddToWorkList(LHSI);
6233           return &ICI;
6234         }
6235         
6236         // Was the old condition true if the operand is positive?
6237         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6238         
6239         // If so, the new one isn't.
6240         isTrueIfPositive ^= true;
6241         
6242         if (isTrueIfPositive)
6243           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6244         else
6245           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6246       }
6247     }
6248     break;
6249   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6250     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6251         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6252       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6253       
6254       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6255       // and/compare to be the input width without changing the value
6256       // produced, eliminating a cast.
6257       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6258         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6259         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6260         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6261         // bit would not work.
6262         if (Cast->hasOneUse() &&
6263             (ICI.isEquality() ||
6264              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6265           uint32_t BitWidth = 
6266             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6267           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6268           NewCST.zext(BitWidth);
6269           APInt NewCI = RHSV;
6270           NewCI.zext(BitWidth);
6271           Instruction *NewAnd = 
6272             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6273                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6274           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6275           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6276                               ConstantInt::get(NewCI));
6277         }
6278       }
6279       
6280       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6281       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6282       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6283       // access.
6284       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6285       if (Shift && !Shift->isShift())
6286         Shift = 0;
6287       
6288       ConstantInt *ShAmt;
6289       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6290       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6291       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6292       
6293       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6294       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6295       // rights, as they sign-extend.
6296       if (ShAmt) {
6297         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6298         if (!CanFold) {
6299           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6300           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6301           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6302           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6303           
6304           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6305           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6306                AndCST->getValue()) == 0)
6307             CanFold = true;
6308         }
6309         
6310         if (CanFold) {
6311           Constant *NewCst;
6312           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6313             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6314           else
6315             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6316           
6317           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6318           // compared.
6319           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6320             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6321             // As a special case, check to see if this means that the
6322             // result is always true or false now.
6323             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6324               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6325             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6326               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6327           } else {
6328             ICI.setOperand(1, NewCst);
6329             Constant *NewAndCST;
6330             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6331               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6332             else
6333               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6334             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6335             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6336             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6337             AddUsesToWorkList(ICI);
6338             return &ICI;
6339           }
6340         }
6341       }
6342       
6343       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6344       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6345       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6346       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6347           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6348           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6349         // Compute C << Y.
6350         Value *NS;
6351         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6352           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6353                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6354         } else {
6355           // Insert a logical shift.
6356           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6357                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6358         }
6359         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6360         
6361         // Compute X & (C << Y).
6362         Instruction *NewAnd = 
6363           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6364         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6365         
6366         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6367         return &ICI;
6368       }
6369     }
6370     break;
6371     
6372   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6373     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6374     if (!ShAmt) break;
6375     
6376     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6377     
6378     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6379     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6380     // simplified.
6381     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6382       break;
6383     
6384     if (ICI.isEquality()) {
6385       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6386       // comparison cannot succeed.
6387       Constant *Comp =
6388         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6389       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6390         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6391         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6392         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6393       }
6394       
6395       if (LHSI->hasOneUse()) {
6396         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6397         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6398         Constant *Mask =
6399           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6400         
6401         Instruction *AndI =
6402           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6403                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6404         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6405         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6406                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6407       }
6408     }
6409     
6410     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6411     bool TrueIfSigned = false;
6412     if (LHSI->hasOneUse() &&
6413         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6414       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6415       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6416                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6417       Instruction *AndI =
6418         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6419                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6420       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6421       
6422       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6423                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6424     }
6425     break;
6426   }
6427     
6428   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6429   case Instruction::AShr: {
6430     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6431     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6432     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6433
6434     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6435     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6436     // simplified.
6437     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6438     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6439       break;
6440     
6441     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6442       
6443     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6444     // comparison cannot succeed.
6445     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6446     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6447       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6448     else
6449       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6450     
6451     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6452       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6453       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6454       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6455     }
6456     
6457     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6458     // If so, we can compare against the unshifted value:
6459     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6460     if (LHSI->hasOneUse() &&
6461         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6462                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6463       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6464                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6465     }
6466       
6467     if (LHSI->hasOneUse()) {
6468       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6469       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6470       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6471       
6472       Instruction *AndI =
6473         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6474                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6475       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6476       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6477                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6478     }
6479     break;
6480   }
6481     
6482   case Instruction::SDiv:
6483   case Instruction::UDiv:
6484     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6485     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6486     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6487     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6488     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6489     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6490     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6491       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6492                                           DivRHS))
6493         return R;
6494     break;
6495
6496   case Instruction::Add:
6497     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6498
6499     if (!ICI.isEquality()) {
6500       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6501       if (!LHSC) break;
6502       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6503
6504       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6505                             .subtract(LHSV);
6506
6507       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6508         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6509           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6510                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6511         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6512           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6513                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6514         }
6515       } else {
6516         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6517           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6518                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6519         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6520           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6521                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6522         }
6523       }
6524     }
6525     break;
6526   }
6527   
6528   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6529   if (ICI.isEquality()) {
6530     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6531     
6532     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6533     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6534     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6535       switch (BO->getOpcode()) {
6536       case Instruction::SRem:
6537         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6538         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6539           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6540           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6541             Instruction *NewRem =
6542               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6543                                          BO->getName());
6544             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6545             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6546                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6547           }
6548         }
6549         break;
6550       case Instruction::Add:
6551         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6552         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6553           if (BO->hasOneUse())
6554             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6555                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6556         } else if (RHSV == 0) {
6557           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6558           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6559           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6560           
6561           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6562             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6563           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6564             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6565           else if (BO->hasOneUse()) {
6566             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6567             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6568             Neg->takeName(BO);
6569             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6570           }
6571         }
6572         break;
6573       case Instruction::Xor:
6574         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6575         // the explicit xor.
6576         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6577           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6578                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6579         
6580         // FALLTHROUGH
6581       case Instruction::Sub:
6582         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6583         if (RHSV == 0)
6584           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6585                               BO->getOperand(1));
6586         break;
6587         
6588       case Instruction::Or:
6589         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6590         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6591         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6592           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6593           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6594             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6595                                                              isICMP_NE));
6596         }
6597         break;
6598         
6599       case Instruction::And:
6600         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6601           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6602           // comparison can never succeed!
6603           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6604             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6605                                                              isICMP_NE));
6606           
6607           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6608           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6609             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6610                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6611                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6612           
6613           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6614           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6615             Value *X = BO->getOperand(0);
6616             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6617             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6618               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6619             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6620           }
6621           
6622           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6623           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6624             Value *X = BO->getOperand(0);
6625             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6626             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6627               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6628             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6629           }
6630         }
6631       default: break;
6632       }
6633     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6634       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6635       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6636         AddToWorkList(II);
6637         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6638         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6639         return &ICI;
6640       }
6641     }
6642   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6643             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6644             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6645     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6646       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6647       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6648       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6649       if (SrcTy->isInteger() && 
6650           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6651         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6652         // smaller constant values.
6653         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6654           // X u< 128 => X s> -1
6655           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6656                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6657         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6658                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6659           // X u> 127 => X s< 0
6660           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6661                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6662         }
6663       }
6664     }
6665   }
6666   return 0;
6667 }
6668
6669 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6670 /// We only handle extending casts so far.
6671 ///
6672 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6673   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6674   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6675   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6676   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6677   Value *RHSCIOp;
6678
6679   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6680   // integer type is the same size as the pointer type.
6681   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6682       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6683          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6684     Value *RHSOp = 0;
6685     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6686       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6687     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6688       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6689       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6690       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6691         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6692     }
6693
6694     if (RHSOp)
6695       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6696   }
6697   
6698   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6699   // Enforce this.
6700   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6701       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6702     return 0;
6703
6704   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6705   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6706
6707   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6708     // Not an extension from the same type?
6709     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6710     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6711       return 0;
6712     
6713     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6714     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6715     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6716       return 0;
6717
6718     // Deal with equality cases early.
6719     if (ICI.isEquality())
6720       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6721
6722     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6723     // signed comparison.
6724     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6725       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6726
6727     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6728     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6729   }
6730
6731   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6732   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6733   if (!CI)
6734     return 0;
6735
6736   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6737   // reextended to DestTy.
6738   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6739   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6740
6741   // If the re-extended constant didn't change...
6742   if (Res2 == CI) {
6743     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6744     // For example, we might have:
6745     //    %A = sext short %X to uint
6746     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6747     // It is incorrect to transform this into 
6748     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6749     // because %A may have negative value. 
6750     //
6751     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6752     // signless.
6753     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6754       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6755     return 0;
6756   }
6757
6758   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6759   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6760
6761   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6762   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6763   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6764     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6765   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6766     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6767
6768   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6769   // should have been folded away previously and not enter in here.
6770   Value *Result;
6771   if (isSignedCmp) {
6772     // We're performing a signed comparison.
6773     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6774       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6775     else
6776       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6777   } else {
6778     // We're performing an unsigned comparison.
6779     if (isSignedExt) {
6780       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6781       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6782       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6783       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6784                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6785     } else {
6786       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6787       Result = ConstantInt::getTrue();
6788     }
6789   }
6790
6791   // Finally, return the value computed.
6792   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6793       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6794     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6795
6796   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6797           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6798          "ICmp should be folded!");
6799   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6800     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6801   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6802 }
6803
6804 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6805   return commonShiftTransforms(I);
6806 }
6807
6808 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6809   return commonShiftTransforms(I);
6810 }
6811
6812 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6813   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6814     return R;
6815   
6816   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6817   
6818   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6819   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6820     if (CSI->isAllOnesValue())
6821       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6822   
6823   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6824   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6825       MaskedValueIsZero(Op0,
6826                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6827     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6828   
6829   return 0;
6830 }
6831
6832 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6833   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6834   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6835
6836   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6837   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6838   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6839       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6840     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6841   
6842   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6843     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6844       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6845     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6846       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6847   }
6848   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6849     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6850       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6851     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6852       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6853   }
6854
6855   // Try to fold constant and into select arguments.
6856   if (isa<Constant>(Op0))
6857     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6858       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6859         return R;
6860
6861   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6862     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6863       return Res;
6864   return 0;
6865 }
6866
6867 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6868                                                BinaryOperator &I) {
6869   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6870
6871   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6872   // purpose is to compute bits we don't care about.
6873   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6874   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6875   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6876                            KnownZero, KnownOne))
6877     return &I;
6878   
6879   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6880   // of a signed value.
6881   //
6882   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6883     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6884       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6885     else {
6886       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6887       return &I;
6888     }
6889   }
6890   
6891   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6892   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6893     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6894       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6895         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6896                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6897   
6898   // Try to fold constant and into select arguments.
6899   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6900     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6901       return R;
6902   if (isa<PHINode>(Op0))
6903     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6904       return NV;
6905   
6906   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6907   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6908     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6909     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6910     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6911     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6912     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6913     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6914     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6915         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6916       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6917       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6918       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6919                                                 I.getName());
6920       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6921
6922       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6923       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6924       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6925       // other xforms later if dead.
6926       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6927       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6928       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6929       
6930       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6931       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6932       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6933       // mask as appropriate.
6934       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6935         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6936       else {
6937         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6938         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6939       }
6940
6941       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6942                                                    TI->getName());
6943       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6944
6945       // Return the value truncated to the interesting size.
6946       return new TruncInst(And, I.getType());
6947     }
6948   }
6949   
6950   if (Op0->hasOneUse()) {
6951     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6952       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6953       Value *V1, *V2;
6954       ConstantInt *CC;
6955       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6956         default: break;
6957         case Instruction::Add:
6958         case Instruction::And:
6959         case Instruction::Or:
6960         case Instruction::Xor: {
6961           // These operators commute.
6962           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6963           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6964               match(Op0BO->getOperand(1),
6965                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6966             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6967                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6968                                             Op0BO->getName());
6969             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6970             Instruction *X = 
6971               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6972                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6973             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6974             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6975             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6976                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6977           }
6978           
6979           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6980           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6981           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6982               match(Op0BOOp1, 
6983                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6984               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6985               V2 == Op1) {
6986             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6987                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6988                                                      Op0BO->getName());
6989             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6990             Instruction *XM =
6991               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6992                                         V1->getName()+".mask");
6993             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6994             
6995             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6996           }
6997         }
6998           
6999         // FALL THROUGH.
7000         case Instruction::Sub: {
7001           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7002           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7003               match(Op0BO->getOperand(0),
7004                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7005             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7006                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7007                                                      Op0BO->getName());
7008             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7009             Instruction *X =
7010               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7011                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7012             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7013             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7014             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7015                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7016           }
7017           
7018           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7019           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7020               match(Op0BO->getOperand(0),
7021                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7022                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7023               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7024                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7025             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7026                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7027                                                      Op0BO->getName());
7028             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7029             Instruction *XM =
7030               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7031                                         V1->getName()+".mask");
7032             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7033             
7034             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7035           }
7036           
7037           break;
7038         }
7039       }
7040       
7041       
7042       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7043       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7044       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7045         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7046         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7047         
7048         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7049           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7050           case Instruction::Add:
7051             isValid = isLeftShift;
7052             break;
7053           case Instruction::Or:
7054           case Instruction::Xor:
7055             highBitSet = false;
7056             break;
7057           case Instruction::And:
7058             highBitSet = true;
7059             break;
7060         }
7061         
7062         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7063         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7064         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7065         // the constant which would cause it to be modified for this
7066         // operation.
7067         //
7068         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7069           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7070         
7071         if (isValid) {
7072           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7073           
7074           Instruction *NewShift =
7075             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7076           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7077           NewShift->takeName(Op0BO);
7078           
7079           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7080                                         NewRHS);
7081         }
7082       }
7083     }
7084   }
7085   
7086   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7087   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7088   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7089     ShiftOp = 0;
7090   
7091   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7092     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7093     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7094     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7095     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7096     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7097     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7098     
7099     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7100     if (AmtSum > TypeBits)
7101       AmtSum = TypeBits;
7102     
7103     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7104     
7105     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7106     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7107       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7108                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7109     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7110                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7111       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7112       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7113     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7114                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7115       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7116       Instruction *Shift =
7117         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7118       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7119
7120       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7121       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7122     }
7123     
7124     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7125     // right.  See if the amounts are equal.
7126     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7127       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7128       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7129         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7130         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7131       }
7132       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7133       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7134         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7135         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7136       }
7137       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7138       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7139       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7140       // generators.
7141       const Type *SExtType = 0;
7142       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7143       case 1  :
7144       case 8  :
7145       case 16 :
7146       case 32 :
7147       case 64 :
7148       case 128:
7149         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7150         break;
7151       default: break;
7152       }
7153       if (SExtType) {
7154         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7155         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7156         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7157       }
7158       // Otherwise, we can't handle it yet.
7159     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7160       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7161       
7162       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7163       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7164         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7165                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7166         Instruction *Shift =
7167           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7168         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7169         
7170         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7171         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7172       }
7173       
7174       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7175       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7176         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7177         Instruction *Shift =
7178           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7179         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7180         
7181         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7182         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7183       }
7184       
7185       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7186     } else {
7187       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7188       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7189
7190       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7191       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7192         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7193                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7194         Instruction *Shift =
7195           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7196                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7197         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7198         
7199         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7200         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7201       }
7202       
7203       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7204       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7205         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7206         Instruction *Shift =
7207           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7208         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7209         
7210         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7211         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7212       }
7213       
7214       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7215     }
7216   }
7217   return 0;
7218 }
7219
7220
7221 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7222 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7223 /// X*Scale+Offset.
7224 ///
7225 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7226                                         int &Offset) {
7227   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7228   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7229     Offset = CI->getZExtValue();
7230     Scale  = 0;
7231     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7232   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7233     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7234       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7235         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7236         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7237         Offset = 0;
7238         return I->getOperand(0);
7239       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7240         // This value is scaled by 'RHS'.
7241         Scale = RHS->getZExtValue();
7242         Offset = 0;
7243         return I->getOperand(0);
7244       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7245         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7246         // where C1 is divisible by C2.
7247         unsigned SubScale;
7248         Value *SubVal = 
7249           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7250         Offset += RHS->getZExtValue();
7251         Scale = SubScale;
7252         return SubVal;
7253       }
7254     }
7255   }
7256
7257   // Otherwise, we can't look past this.
7258   Scale = 1;
7259   Offset = 0;
7260   return Val;
7261 }
7262
7263
7264 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7265 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7266 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7267                                                    AllocationInst &AI) {
7268   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7269   
7270   // Remove any uses of AI that are dead.
7271   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7272   
7273   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7274     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7275     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7276       while (UI != E && *UI == User)
7277         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7278       
7279       ++NumDeadInst;
7280       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7281       EraseInstFromFunction(*User);
7282     }
7283   }
7284   
7285   // Get the type really allocated and the type casted to.
7286   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7287   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7288   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7289
7290   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7291   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7292   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7293
7294   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7295   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7296   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7297   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7298
7299   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7300   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7301   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7302
7303   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7304   // size argument.
7305   unsigned ArraySizeScale;
7306   int ArrayOffset;
7307   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7308     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7309  
7310   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7311   // do the xform.
7312   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7313       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7314
7315   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7316   Value *Amt = 0;
7317   if (Scale == 1) {
7318     Amt = NumElements;
7319   } else {
7320     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7321     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7322     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7323       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7324     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7325     else if (Scale != 1) {
7326       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7327       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7328     }
7329   }
7330   
7331   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7332     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7333     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7334     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7335   }
7336   
7337   AllocationInst *New;
7338   if (isa<MallocInst>(AI))
7339     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7340   else
7341     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7342   InsertNewInstBefore(New, AI);
7343   New->takeName(&AI);
7344   
7345   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7346   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7347   // die soon.
7348   if (!AI.hasOneUse()) {
7349     AddUsesToWorkList(AI);
7350     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7351     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7352     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7353     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7354     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7355   }
7356   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7357 }
7358
7359 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7360 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7361 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7362 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7363 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7364 ///
7365 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7366 /// extension operation if Ty is larger.
7367 ///
7368 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7369 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7370 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7371 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7372 /// efficiently truncated.
7373 ///
7374 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7375 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7376 /// the final result.
7377 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7378                                               unsigned CastOpc,
7379                                               int &NumCastsRemoved) {
7380   // We can always evaluate constants in another type.
7381   if (isa<ConstantInt>(V))
7382     return true;
7383   
7384   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7385   if (!I) return false;
7386   
7387   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7388   
7389   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7390   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7391     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7392     // it, and this will remove a cast overall.
7393     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7394       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7395       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7396       // casts first.
7397       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7398         ++NumCastsRemoved;
7399       return true;
7400     }
7401   }
7402
7403   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7404   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7405   if (!I->hasOneUse()) return false;
7406
7407   switch (I->getOpcode()) {
7408   case Instruction::Add:
7409   case Instruction::Sub:
7410   case Instruction::Mul:
7411   case Instruction::And:
7412   case Instruction::Or:
7413   case Instruction::Xor:
7414     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7415     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7416                                       NumCastsRemoved) &&
7417            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7418                                       NumCastsRemoved);
7419
7420   case Instruction::Shl:
7421     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7422     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7423     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7424       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7425       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7426           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7427         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7428                                           NumCastsRemoved);
7429     }
7430     break;
7431   case Instruction::LShr:
7432     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7433     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7434     // already zeros.
7435     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7436       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7437       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7438       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7439           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7440             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7441           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7442         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7443                                           NumCastsRemoved);
7444       }
7445     }
7446     break;
7447   case Instruction::ZExt:
7448   case Instruction::SExt:
7449   case Instruction::Trunc:
7450     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7451     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7452     // of casts in the input.
7453     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7454       return true;
7455     break;
7456   case Instruction::Select: {
7457     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7458     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7459                                       NumCastsRemoved) &&
7460            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7461                                       NumCastsRemoved);
7462   }
7463   case Instruction::PHI: {
7464     // We can change a phi if we can change all operands.
7465     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7466     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7467       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7468                                       NumCastsRemoved))
7469         return false;
7470     return true;
7471   }
7472   default:
7473     // TODO: Can handle more cases here.
7474     break;
7475   }
7476   
7477   return false;
7478 }
7479
7480 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7481 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7482 /// evaluate the expression.
7483 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7484                                              bool isSigned) {
7485   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7486     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7487
7488   // Otherwise, it must be an instruction.
7489   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7490   Instruction *Res = 0;
7491   switch (I->getOpcode()) {
7492   case Instruction::Add:
7493   case Instruction::Sub:
7494   case Instruction::Mul:
7495   case Instruction::And:
7496   case Instruction::Or:
7497   case Instruction::Xor:
7498   case Instruction::AShr:
7499   case Instruction::LShr:
7500   case Instruction::Shl: {
7501     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7502     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7503     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7504                                  LHS, RHS);
7505     break;
7506   }    
7507   case Instruction::Trunc:
7508   case Instruction::ZExt:
7509   case Instruction::SExt:
7510     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7511     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7512     // new.
7513     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7514       return I->getOperand(0);
7515     
7516     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7517     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7518                            Ty);
7519     break;
7520   case Instruction::Select: {
7521     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7522     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7523     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7524     break;
7525   }
7526   case Instruction::PHI: {
7527     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7528     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7529     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7530       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7531       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7532     }
7533     Res = NPN;
7534     break;
7535   }
7536   default: 
7537     // TODO: Can handle more cases here.
7538     assert(0 && "Unreachable!");
7539     break;
7540   }
7541   
7542   Res->takeName(I);
7543   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7544 }
7545
7546 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7547 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7548   Value *Src = CI.getOperand(0);
7549
7550   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7551   // eliminate it now.
7552   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7553     if (Instruction::CastOps opc = 
7554         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7555       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7556       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7557       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7558     }
7559   }
7560
7561   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7562   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7563     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7564       return NV;
7565
7566   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7567   if (isa<PHINode>(Src))
7568     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7569       return NV;
7570   
7571   return 0;
7572 }
7573
7574 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7575 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7576   Value *Src = CI.getOperand(0);
7577   
7578   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7579     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7580     // this into a cast of the original pointer!
7581     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7582       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7583       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7584       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7585       AddToWorkList(GEP);
7586       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7587       return &CI;
7588     }
7589     
7590     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7591     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7592     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7593     // non-type-safe code.
7594     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7595       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7596         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7597         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7598         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7599         
7600         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7601         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7602         const Type *GEPIdxTy =
7603           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7604         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7605           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7606           
7607           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7608           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7609           // is something like [0 x {int, int}]
7610           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7611           int64_t FirstIdx = 0;
7612           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7613             FirstIdx = Offset/TySize;
7614             Offset %= TySize;
7615           
7616             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7617             if (Offset < 0) {
7618               --FirstIdx;
7619               Offset += TySize;
7620               assert(Offset >= 0);
7621             }
7622             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7623           }
7624           
7625           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7626
7627           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7628           while (Offset) {
7629             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7630               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7631               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7632                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7633                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7634               
7635                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7636                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7637               } else {
7638                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7639                 Offset = 0;
7640                 OrigBase = 0;
7641               }
7642             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7643               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7644               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7645                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7646                 Offset %= EltSize;
7647               } else {
7648                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7649               }
7650               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7651             } else {
7652               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7653               Offset = 0;
7654               OrigBase = 0;
7655             }
7656           }
7657           if (OrigBase) {
7658             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7659             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7660             // two.
7661             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7662                                                           NewIndices.begin(),
7663                                                           NewIndices.end(), "");
7664             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7665             NGEP->takeName(GEP);
7666             
7667             if (isa<BitCastInst>(CI))
7668               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7669             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7670             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7671           }
7672         }
7673       }      
7674     }
7675   }
7676     
7677   return commonCastTransforms(CI);
7678 }
7679
7680
7681
7682 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7683 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7684 /// cases.
7685 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7686 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7687   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7688     return Result;
7689
7690   Value *Src = CI.getOperand(0);
7691   const Type *SrcTy = Src->getType();
7692   const Type *DestTy = CI.getType();
7693   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7694   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7695
7696   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7697   // purpose is to compute bits we don't care about.
7698   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7699   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7700                            KnownZero, KnownOne))
7701     return &CI;
7702
7703   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7704   // can't do anything more. 
7705   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7706   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7707     return 0;
7708
7709   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7710   int NumCastsRemoved = 0;
7711   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7712       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7713                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7714     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7715     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7716     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7717     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7718     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7719     // require that two casts have been eliminated.
7720     bool DoXForm;
7721     switch (CI.getOpcode()) {
7722     default:
7723       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7724       // get here because of the check above.
7725       assert(0 && "Unknown cast type");
7726     case Instruction::Trunc:
7727       DoXForm = true;
7728       break;
7729     case Instruction::ZExt:
7730       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7731       break;
7732     case Instruction::SExt:
7733       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7734       break;
7735     }
7736     
7737     if (DoXForm) {
7738       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7739                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7740       assert(Res->getType() == DestTy);
7741       switch (CI.getOpcode()) {
7742       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7743       case Instruction::Trunc:
7744       case Instruction::BitCast:
7745         // Just replace this cast with the result.
7746         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7747       case Instruction::ZExt: {
7748         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7749         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7750         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7751                                                             SrcBitSize));
7752         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7753       }
7754       case Instruction::SExt:
7755         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7756         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7757             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7758                              CI), DestTy);
7759       }
7760     }
7761   }
7762   
7763   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7764   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7765
7766   switch (SrcI->getOpcode()) {
7767   case Instruction::Add:
7768   case Instruction::Mul:
7769   case Instruction::And:
7770   case Instruction::Or:
7771   case Instruction::Xor:
7772     // If we are discarding information, rewrite.
7773     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7774       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7775       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7776       // only be converting signedness, which is a noop.
7777       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7778           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7779           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7780         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7781         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7782         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7783         return BinaryOperator::Create(
7784             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7785       }
7786     }
7787
7788     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7789     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7790         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7791         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7792         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7793       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7794       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7795     }
7796     break;
7797   case Instruction::SDiv:
7798   case Instruction::UDiv:
7799   case Instruction::SRem:
7800   case Instruction::URem:
7801     // If we are just changing the sign, rewrite.
7802     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7803       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7804       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7805       // only be converting signedness, which is a noop.
7806       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7807           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7808         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7809                                               Op0, DestTy, SrcI);
7810         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7811                                               Op1, DestTy, SrcI);
7812         return BinaryOperator::Create(
7813           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7814       }
7815     }
7816     break;
7817
7818   case Instruction::Shl:
7819     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7820     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7821     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7822     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7823     // in the value.
7824     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7825         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7826       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7827           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7828       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7829       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7830       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7831     }
7832     break;
7833   case Instruction::AShr:
7834     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7835     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7836     // simplifications.
7837     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7838         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7839       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7840       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7841         // Insert the new logical shift right.
7842         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7843       }
7844     }
7845     break;
7846   }
7847   return 0;
7848 }
7849
7850 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7851   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7852     return Result;
7853   
7854   Value *Src = CI.getOperand(0);
7855   const Type *Ty = CI.getType();
7856   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7857   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7858   
7859   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7860     switch (SrcI->getOpcode()) {
7861     default: break;
7862     case Instruction::LShr:
7863       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7864       // are already zeros.
7865       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7866         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7867         
7868         // Get a mask for the bits shifting in.
7869         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7870         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7871         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7872           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7873             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7874
7875           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7876           // shift.
7877           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7878           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7879                                        Ty, CI);
7880           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7881         }
7882       } else {     // This is a variable shr.
7883         
7884         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7885         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7886         // loop-invariant and CSE'd.
7887         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7888           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7889
7890           Value *V = InsertNewInstBefore(
7891               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7892                                      "tmp"), CI);
7893           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7894                                                             SrcI->getOperand(0),
7895                                                             "tmp"), CI);
7896           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7897           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7898         }
7899       }
7900       break;
7901     }
7902   }
7903   
7904   return 0;
7905 }
7906
7907 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7908 /// in order to eliminate the icmp.
7909 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7910                                              bool DoXform) {
7911   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7912   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7913   // cast to integer to avoid the comparison.
7914   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7915     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7916       
7917     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7918     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7919     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7920         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7921       if (!DoXform) return ICI;
7922
7923       Value *In = ICI->getOperand(0);
7924       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7925                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7926       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7927                                                         In->getName()+".lobit"),
7928                                CI);
7929       if (In->getType() != CI.getType())
7930         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7931                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7932
7933       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7934         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7935         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7936                                                          In->getName()+".not"),
7937                                  CI);
7938       }
7939
7940       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7941     }
7942       
7943       
7944       
7945     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7946     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7947     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7948     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7949     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7950     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7951     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7952     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7953     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7954         // This only works for EQ and NE
7955         ICI->isEquality()) {
7956       // If Op1C some other power of two, convert:
7957       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7958       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7959       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7960       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7961         
7962       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7963       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7964         if (!DoXform) return ICI;
7965
7966         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7967         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7968           // (X&4) == 2 --> false
7969           // (X&4) != 2 --> true
7970           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7971           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7972           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7973         }
7974           
7975         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7976         Value *In = ICI->getOperand(0);
7977         if (ShiftAmt) {
7978           // Perform a logical shr by shiftamt.
7979           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7980           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7981                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7982                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7983         }
7984           
7985         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7986           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7987           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7988           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7989         }
7990           
7991         if (CI.getType() == In->getType())
7992           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7993         else
7994           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7995       }
7996     }
7997   }
7998
7999   return 0;
8000 }
8001
8002 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8003   // If one of the common conversion will work ..
8004   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8005     return Result;
8006
8007   Value *Src = CI.getOperand(0);
8008
8009   // If this is a cast of a cast
8010   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8011     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8012     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8013     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8014     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8015       // Get the sizes of the types involved
8016       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8017       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8018       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8019       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8020       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8021       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8022         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8023         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8024         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8025         Instruction *And = 
8026           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8027         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8028         if (And->getType() != CI.getType()) {
8029           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8030           InsertNewInstBefore(And, CI);
8031           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8032         }
8033         return And;
8034       }
8035     }
8036   }
8037
8038   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8039     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8040
8041   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8042   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8043     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8044     // of the (zext icmp) will be transformed.
8045     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8046     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8047     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8048         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8049          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8050       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8051       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8052       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8053     }
8054   }
8055
8056   return 0;
8057 }
8058
8059 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8060   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8061     return I;
8062   
8063   Value *Src = CI.getOperand(0);
8064   
8065   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8066   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8067     return SelectInst::Create(Src,
8068                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8069                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8070
8071   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8072   // eliminate the trunc/sext pair.
8073   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8074     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8075     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8076     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8077     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8078     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8079
8080     if (OpBits == DestBits) {
8081       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8082       // bits, it is already ready.
8083       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8084         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8085     } else if (OpBits < DestBits) {
8086       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8087       // bits, just sext from i32.
8088       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8089         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8090     } else {
8091       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8092       // bits, just truncate to i32.
8093       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8094         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8095     }
8096   }
8097
8098   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8099   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8100   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8101   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8102   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8103   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8104   //   %a = trunc i32 %i to i8
8105   //   %b = shl i8 %a, 6
8106   //   %c = ashr i8 %b, 6
8107   //   %d = sext i8 %c to i32
8108   // into:
8109   //   %a = shl i32 %i, 30
8110   //   %d = ashr i32 %a, 30
8111   Value *A = 0;
8112   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8113   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8114                         m_ConstantInt(CA))) &&
8115       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8116     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8117     if (I->getType() == CI.getType()) {
8118       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8119       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8120       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8121       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8122       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8123                                                         CI.getName()), CI);
8124       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8125     }
8126   }
8127   
8128   return 0;
8129 }
8130
8131 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8132 /// in the specified FP type without changing its value.
8133 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8134   bool losesInfo;
8135   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8136   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8137   if (!losesInfo)
8138     return ConstantFP::get(F);
8139   return 0;
8140 }
8141
8142 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8143 /// through it until we get the source value.
8144 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8145   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8146     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8147       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8148   
8149   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8150   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8151   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8152   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8153     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8154       return V;  // No constant folding of this.
8155     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8156     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8157       return V;
8158     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8159       return V;  // Won't shrink.
8160     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8161       return V;
8162     // Don't try to shrink to various long double types.
8163   }
8164   
8165   return V;
8166 }
8167
8168 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8169   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8170     return I;
8171   
8172   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8173   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8174   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8175   // many builtins (sqrt, etc).
8176   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8177   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8178     switch (OpI->getOpcode()) {
8179     default: break;
8180     case Instruction::Add:
8181     case Instruction::Sub:
8182     case Instruction::Mul:
8183     case Instruction::FDiv:
8184     case Instruction::FRem:
8185       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8186       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8187       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8188       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8189           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8190         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8191         // If the source types were both smaller than the destination type of
8192         // the cast, do this xform.
8193         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8194             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8195           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8196                                       CI.getType(), CI);
8197           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8198                                       CI.getType(), CI);
8199           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8200         }
8201       }
8202       break;  
8203     }
8204   }
8205   return 0;
8206 }
8207
8208 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8209   return commonCastTransforms(CI);
8210 }
8211
8212 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8213   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8214   if (OpI == 0)
8215     return commonCastTransforms(FI);
8216
8217   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8218   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8219   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8220   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8221   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8222   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8223   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8224       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8225       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8226                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8227     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8228
8229   return commonCastTransforms(FI);
8230 }
8231
8232 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8233   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8234   if (OpI == 0)
8235     return commonCastTransforms(FI);
8236   
8237   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8238   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8239   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8240   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8241   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8242   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8243   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8244       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8245       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8246                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8247     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8248   
8249   return commonCastTransforms(FI);
8250 }
8251
8252 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8253   return commonCastTransforms(CI);
8254 }
8255
8256 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8257   return commonCastTransforms(CI);
8258 }
8259
8260 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8261   return commonPointerCastTransforms(CI);
8262 }
8263
8264 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8265   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8266     return I;
8267   
8268   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8269   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8270
8271   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8272   ConstantInt *Cst;
8273   Value *X;
8274   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8275                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8276     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8277     // is a single-index GEP.
8278     if (X->getType() == CI.getType()) {
8279       // Get the size of the pointee type.
8280       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8281
8282       // Convert the constant to intptr type.
8283       APInt Offset = Cst->getValue();
8284       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8285
8286       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8287       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8288         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8289         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8290       }
8291     }
8292     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8293     // struct etc.
8294   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8295              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8296     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8297     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8298     
8299     // Get the size of the pointee type.
8300     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8301     
8302     // Convert the constant to intptr type.
8303     APInt Offset = Cst->getValue();
8304     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8305     
8306     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8307     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8308       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8309       
8310       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8311                                                             "tmp"), CI);
8312       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8313     }
8314   }
8315   return 0;
8316 }
8317
8318 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8319   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8320   // otherwise just apply the common ones.
8321   Value *Src = CI.getOperand(0);
8322   const Type *SrcTy = Src->getType();
8323   const Type *DestTy = CI.getType();
8324
8325   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8326     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8327       return Result;
8328   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8329     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8330       return I;
8331   } else {
8332     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8333       return Result;
8334   }
8335
8336
8337   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8338   // be replaced by the operand.
8339   if (DestTy == Src->getType())
8340     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8341
8342   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8343     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8344     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8345     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8346     
8347     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8348     // required for changing types.
8349     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8350       return 0;
8351     
8352     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8353     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8354     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8355       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8356         return V;
8357     
8358     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8359     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8360     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8361     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8362     unsigned NumZeros = 0;
8363     while (SrcElTy != DstElTy && 
8364            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8365            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8366       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8367       ++NumZeros;
8368     }
8369
8370     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8371     if (SrcElTy == DstElTy) {
8372       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8373       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8374                                        ((Instruction*) NULL));
8375     }
8376   }
8377
8378   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8379     if (SVI->hasOneUse()) {
8380       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8381       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8382       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8383           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8384                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8385           SVI->getType()->getNumElements() ==
8386             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8387         CastInst *Tmp;
8388         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8389         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8390         // us to eliminate at least one cast.
8391         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8392              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8393             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8394              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8395           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8396                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8397           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8398                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8399           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8400           // know the vector types match #elts.
8401           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8402         }
8403       }
8404     }
8405   }
8406   return 0;
8407 }
8408
8409 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8410 ///   %C = or %A, %B
8411 ///   %D = select %cond, %C, %A
8412 /// into:
8413 ///   %C = select %cond, %B, 0
8414 ///   %D = or %A, %C
8415 ///
8416 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8417 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8418 /// equal the other incoming value of the select.
8419 ///
8420 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8421   switch (I->getOpcode()) {
8422   case Instruction::Add:
8423   case Instruction::Mul:
8424   case Instruction::And:
8425   case Instruction::Or:
8426   case Instruction::Xor:
8427     return 3;              // Can fold through either operand.
8428   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8429   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8430   case Instruction::LShr:
8431   case Instruction::AShr:
8432     return 1;
8433   default:
8434     return 0;              // Cannot fold
8435   }
8436 }
8437
8438 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8439 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8440 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8441   switch (I->getOpcode()) {
8442   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8443   case Instruction::Add:
8444   case Instruction::Sub:
8445   case Instruction::Or:
8446   case Instruction::Xor:
8447   case Instruction::Shl:
8448   case Instruction::LShr:
8449   case Instruction::AShr:
8450     return Constant::getNullValue(I->getType());
8451   case Instruction::And:
8452     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8453   case Instruction::Mul:
8454     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8455   }
8456 }
8457
8458 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8459 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8460 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8461                                           Instruction *FI) {
8462   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8463     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8464     // merge.
8465     if (TI->isCast()) {
8466       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8467         return 0;
8468     } else {
8469       return 0;  // unknown unary op.
8470     }
8471
8472     // Fold this by inserting a select from the input values.
8473     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8474                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8475     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8476     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8477                             TI->getType());
8478   }
8479
8480   // Only handle binary operators here.
8481   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8482     return 0;
8483
8484   // Figure out if the operations have any operands in common.
8485   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8486   bool MatchIsOpZero;
8487   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8488     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8489     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8490     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8491     MatchIsOpZero = true;
8492   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8493     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8494     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8495     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8496     MatchIsOpZero = false;
8497   } else if (!TI->isCommutative()) {
8498     return 0;
8499   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8500     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8501     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8502     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8503     MatchIsOpZero = true;
8504   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8505     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8506     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8507     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8508     MatchIsOpZero = true;
8509   } else {
8510     return 0;
8511   }
8512
8513   // If we reach here, they do have operations in common.
8514   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8515                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8516   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8517
8518   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8519     if (MatchIsOpZero)
8520       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8521     else
8522       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8523   }
8524   assert(0 && "Shouldn't get here");
8525   return 0;
8526 }
8527
8528 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8529 /// ICmpInst as its first operand.
8530 ///
8531 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8532                                                    ICmpInst *ICI) {
8533   bool Changed = false;
8534   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8535   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8536   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8537   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8538   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8539
8540   // Check cases where the comparison is with a constant that
8541   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8542   // place here, so make sure the select is the only user.
8543   if (ICI->hasOneUse())
8544     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8545       switch (Pred) {
8546       default: break;
8547       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8548       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8549         // X < MIN ? T : F  -->  F
8550         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8551           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8552         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8553         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8554         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8555             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8556           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8557           CmpRHS = AdjustedRHS;
8558           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8559           ICI->setPredicate(Pred);
8560           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8561           SI.setOperand(1, TrueVal);
8562           SI.setOperand(2, FalseVal);
8563           Changed = true;
8564         }
8565         break;
8566       }
8567       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8568       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8569         // X > MAX ? T : F  -->  F
8570         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8571           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8572         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8573         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8574         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8575             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8576           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8577           CmpRHS = AdjustedRHS;
8578           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8579           ICI->setPredicate(Pred);
8580           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8581           SI.setOperand(1, TrueVal);
8582           SI.setOperand(2, FalseVal);
8583           Changed = true;
8584         }
8585         break;
8586       }
8587       }
8588
8589       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8590       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8591       CmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8592       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8593           match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8594         Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
8595       else if (!match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) ||
8596                !match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8597         Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8598       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8599         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8600         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8601         // cast to integer to avoid the comparison.
8602         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8603     
8604         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8605         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8606         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8607             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8608           Value *In = ICI->getOperand(0);
8609           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8610                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8611           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8612                                                           In->getName()+".lobit"),
8613                                    *ICI);
8614           if (In->getType() != SI.getType())
8615             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8616                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8617     
8618           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8619             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8620                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8621     
8622           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8623         }
8624       }
8625     }
8626
8627   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8628     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8629     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8630       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8631     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8632     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8633       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8634     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8635
8636   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8637     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8638     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8639       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8640     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8641     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8642       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8643     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8644   }
8645
8646   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8647
8648   return Changed ? &SI : 0;
8649 }
8650
8651 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8652   Value *CondVal = SI.getCondition();
8653   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8654   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8655
8656   // select true, X, Y  -> X
8657   // select false, X, Y -> Y
8658   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8659     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8660
8661   // select C, X, X -> X
8662   if (TrueVal == FalseVal)
8663     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8664
8665   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8666     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8667   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8668     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8669   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8670     if (isa<Constant>(TrueVal))
8671       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8672     else
8673       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8674   }
8675
8676   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8677     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8678       if (C->getZExtValue()) {
8679         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8680         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8681       } else {
8682         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8683         Value *NotCond =
8684           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8685                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8686         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8687       }
8688     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8689       if (C->getZExtValue() == false) {
8690         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8691         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8692       } else {
8693         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8694         Value *NotCond =
8695           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8696                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8697         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8698       }
8699     }
8700     
8701     // select a, b, a  -> a&b
8702     // select a, a, b  -> a|b
8703     if (CondVal == TrueVal)
8704       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8705     else if (CondVal == FalseVal)
8706       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8707   }
8708
8709   // Selecting between two integer constants?
8710   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8711     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8712       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8713       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8714         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8715       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8716         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8717         Value *NotCond =
8718           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8719                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8720         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8721       }
8722       
8723       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8724
8725       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8726
8727         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8728         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8729           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8730             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8731               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8732               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8733               Value *X = IC->getOperand(0);
8734               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8735               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8736               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8737                                                         ShAmt, "ones");
8738               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8739               
8740               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8741               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8742               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8743               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8744               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8745               if (SRASize < SISize)
8746                 opc = Instruction::SExt;
8747               else if (SRASize > SISize)
8748                 opc = Instruction::Trunc;
8749               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8750             }
8751           }
8752
8753
8754         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8755         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8756         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8757         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8758         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8759           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8760               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8761             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8762               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8763                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8764                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8765                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8766                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8767                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8768                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8769                 // true or false val is the zero.
8770                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8771                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8772                 Value *V = ICA;
8773                 if (ShouldNotVal)
8774                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8775                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8776                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8777               }
8778       }
8779     }
8780
8781   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8782   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8783     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8784       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8785       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8786         // This is not safe in general for floating point:  
8787         // consider X== -0, Y== +0.
8788         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8789         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8790         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8791               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8792             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8793              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8794         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8795       }
8796       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8797       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8798         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8799       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8800
8801     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8802       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8803       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8804         // This is not safe in general for floating point:  
8805         // consider X== -0, Y== +0.
8806         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8807         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8808         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8809               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8810             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8811              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8812           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8813       }
8814       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8815       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8816         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8817       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8818     }
8819     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8820   }
8821
8822   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8823   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8824     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8825       return Result;
8826
8827   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8828     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8829       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8830         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8831
8832         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8833         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8834           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8835             return IV;
8836
8837         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8838         // even legal for FP.
8839         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8840             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8841           AddOp = FI; SubOp = TI;
8842         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8843                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8844           AddOp = TI; SubOp = FI;
8845         }
8846
8847         if (AddOp) {
8848           Value *OtherAddOp = 0;
8849           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8850             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8851           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8852             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8853           }
8854
8855           if (OtherAddOp) {
8856             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8857             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8858             Value *NegVal;  // Compute -Z
8859             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8860               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8861             } else {
8862               NegVal = InsertNewInstBefore(
8863                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8864             }
8865
8866             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8867             Value *NewFalseOp = NegVal;
8868             if (AddOp != TI)
8869               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8870             Instruction *NewSel =
8871               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8872                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8873
8874             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8875             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8876           }
8877         }
8878       }
8879
8880   // See if we can fold the select into one of our operands.
8881   if (SI.getType()->isInteger()) {
8882     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8883     // transformation we are doing here.
8884     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8885       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8886           !isa<Constant>(FalseVal))
8887         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8888           unsigned OpToFold = 0;
8889           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8890             OpToFold = 1;
8891           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8892             OpToFold = 2;
8893           }
8894
8895           if (OpToFold) {
8896             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8897             Instruction *NewSel =
8898               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8899                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8900             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8901             NewSel->takeName(TVI);
8902             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8903               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8904             else {
8905               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8906             }
8907           }
8908         }
8909
8910     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8911       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8912           !isa<Constant>(TrueVal))
8913         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8914           unsigned OpToFold = 0;
8915           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8916             OpToFold = 1;
8917           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8918             OpToFold = 2;
8919           }
8920
8921           if (OpToFold) {
8922             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8923             Instruction *NewSel =
8924               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8925                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8926             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8927             NewSel->takeName(FVI);
8928             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8929               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8930             else
8931               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8932           }
8933         }
8934   }
8935
8936   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8937     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8938     SI.setOperand(1, FalseVal);
8939     SI.setOperand(2, TrueVal);
8940     return &SI;
8941   }
8942
8943   return 0;
8944 }
8945
8946 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8947 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8948 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8949 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8950 /// their preferred alignment from the beginning.
8951 ///
8952 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8953                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8954
8955   User *U = dyn_cast<User>(V);
8956   if (!U) return Align;
8957
8958   switch (getOpcode(U)) {
8959   default: break;
8960   case Instruction::BitCast:
8961     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8962   case Instruction::GetElementPtr: {
8963     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8964     bool AllZeroOperands = true;
8965     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8966       if (!isa<Constant>(*i) ||
8967           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8968         AllZeroOperands = false;
8969         break;
8970       }
8971
8972     if (AllZeroOperands) {
8973       // Treat this like a bitcast.
8974       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8975     }
8976     break;
8977   }
8978   }
8979
8980   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8981     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8982     // of the global.
8983     if (!GV->isDeclaration()) {
8984       GV->setAlignment(PrefAlign);
8985       Align = PrefAlign;
8986     }
8987   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8988     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8989     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8990     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8991       AI->setAlignment(PrefAlign);
8992       Align = PrefAlign;
8993     }
8994   }
8995
8996   return Align;
8997 }
8998
8999 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9000 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9001 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9002 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9003 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9004                                                   unsigned PrefAlign) {
9005   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9006                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9007   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9008   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9009   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9010   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9011   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9012
9013   if (PrefAlign > Align)
9014     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9015   
9016     // We don't need to make any adjustment.
9017   return Align;
9018 }
9019
9020 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9021   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9022   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9023   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9024   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9025
9026   if (CopyAlign < MinAlign) {
9027     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9028     return MI;
9029   }
9030   
9031   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9032   // load/store.
9033   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9034   if (MemOpLength == 0) return 0;
9035   
9036   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9037   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9038   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9039   // case.
9040   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9041   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9042   
9043   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9044     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9045   
9046   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9047   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9048   
9049   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9050   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9051   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9052   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9053   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9054   // integer datatype.
9055   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9056     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9057     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9058       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9059       // down through these levels if so.
9060       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9061         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9062           if (STy->getNumElements() == 1)
9063             SrcETy = STy->getElementType(0);
9064           else
9065             break;
9066         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9067           if (ATy->getNumElements() == 1)
9068             SrcETy = ATy->getElementType();
9069           else
9070             break;
9071         } else
9072           break;
9073       }
9074       
9075       if (SrcETy->isSingleValueType())
9076         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9077     }
9078   }
9079   
9080   
9081   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9082   // infer, use it.
9083   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9084   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9085   
9086   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9087   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9088   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9089   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9090   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9091
9092   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9093   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9094   return MI;
9095 }
9096
9097 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9098   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9099   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9100     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9101     return MI;
9102   }
9103   
9104   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9105   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9106   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9107   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9108     return 0;
9109   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9110   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9111   
9112   // If the length is zero, this is a no-op
9113   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9114   
9115   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9116   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9117     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9118     
9119     Value *Dest = MI->getDest();
9120     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9121
9122     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9123     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9124     
9125     // Extract the fill value and store.
9126     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9127     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9128                                       Alignment), *MI);
9129     
9130     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9131     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9132     return MI;
9133   }
9134
9135   return 0;
9136 }
9137
9138
9139 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9140 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9141 /// the heavy lifting.
9142 ///
9143 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9144   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9145   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9146   
9147   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9148   // visitCallSite.
9149   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9150     bool Changed = false;
9151
9152     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9153     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9154       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9155
9156       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9157         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9158           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9159           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9160           // alignment is sufficient.
9161         }
9162     }
9163
9164     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9165     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9166     // into a call to memcpy.
9167     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9168       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9169         if (GVSrc->isConstant()) {
9170           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9171           Intrinsic::ID MemCpyID;
9172           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9173             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9174           else
9175             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9176           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9177           Changed = true;
9178         }
9179
9180       // memmove(x,x,size) -> noop.
9181       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9182         return EraseInstFromFunction(CI);
9183     }
9184
9185     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9186     // set, update the alignment.
9187     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9188       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9189         return I;
9190     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9191       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9192         return I;
9193     }
9194           
9195     if (Changed) return II;
9196   }
9197   
9198   switch (II->getIntrinsicID()) {
9199   default: break;
9200   case Intrinsic::bswap:
9201     // bswap(bswap(x)) -> x
9202     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9203       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9204         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9205     break;
9206   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9207   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9208   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9209   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9210   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9211     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9212     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9213     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9214       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9215                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9216                                        CI);
9217       return new LoadInst(Ptr);
9218     }
9219     break;
9220   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9221   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9222     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9223     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9224       const Type *OpPtrTy = 
9225         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9226       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9227       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9228     }
9229     break;
9230   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9231   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9232   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9233     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9234     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9235       const Type *OpPtrTy = 
9236         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9237       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9238       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9239     }
9240     break;
9241     
9242   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9243     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9244     // we can simplify the input based on that, do so now.
9245     uint64_t UndefElts;
9246     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9247                                               UndefElts)) {
9248       II->setOperand(1, V);
9249       return II;
9250     }
9251     break;
9252   }
9253     
9254   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9255     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9256     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9257       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9258       
9259       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9260       bool AllEltsOk = true;
9261       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9262         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9263             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9264           AllEltsOk = false;
9265           break;
9266         }
9267       }
9268       
9269       if (AllEltsOk) {
9270         // Cast the input vectors to byte vectors.
9271         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9272         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9273         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9274         
9275         // Only extract each element once.
9276         Value *ExtractedElts[32];
9277         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9278         
9279         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9280           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9281             continue;
9282           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9283           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9284           
9285           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9286             Instruction *Elt = 
9287               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9288             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9289             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9290           }
9291         
9292           // Insert this value into the result vector.
9293           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9294                                              i, "tmp");
9295           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9296         }
9297         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9298       }
9299     }
9300     break;
9301
9302   case Intrinsic::stackrestore: {
9303     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9304     // happen when variable allocas are DCE'd.
9305     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9306       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9307         BasicBlock::iterator BI = SS;
9308         if (&*++BI == II)
9309           return EraseInstFromFunction(CI);
9310       }
9311     }
9312     
9313     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9314     // same block without an intervening call/alloca.
9315     BasicBlock::iterator BI = II;
9316     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9317     bool CannotRemove = false;
9318     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9319       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9320         CannotRemove = true;
9321         break;
9322       }
9323       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9324         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9325           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9326           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9327             return EraseInstFromFunction(CI);
9328           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9329         } else {
9330           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9331           // restore.
9332           CannotRemove = true;
9333           break;
9334         }
9335       }
9336     }
9337     
9338     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9339     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9340     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9341       return EraseInstFromFunction(CI);
9342     break;
9343   }
9344   }
9345
9346   return visitCallSite(II);
9347 }
9348
9349 // InvokeInst simplification
9350 //
9351 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9352   return visitCallSite(&II);
9353 }
9354
9355 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9356 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9357 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9358                                          const CastInst * const CI,
9359                                          const TargetData * const TD,
9360                                          const int ix) {
9361   if (!CI->isLosslessCast())
9362     return false;
9363
9364   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9365   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9366   // passed explicitly we could avoid this check.
9367   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9368     return true;
9369
9370   const Type* SrcTy = 
9371             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9372   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9373   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9374     return false;
9375   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9376     return false;
9377   return true;
9378 }
9379
9380 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9381 //
9382 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9383   bool Changed = false;
9384
9385   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9386   // to the arguments of the call/invoke.
9387   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9388
9389   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9390
9391   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9392     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9393       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9394       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9395       // be unreachable, as the call is undefined.
9396       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9397                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9398                                     OldCall);
9399       if (!OldCall->use_empty())
9400         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9401       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9402         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9403       return 0;
9404     }
9405
9406   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9407     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9408     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9409     // that we can't modify the CFG here.
9410     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9411                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9412                   CS.getInstruction());
9413
9414     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9415       CS.getInstruction()->
9416         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9417
9418     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9419       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9420       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9421                          ConstantInt::getTrue(), II);
9422     }
9423     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9424   }
9425
9426   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9427     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9428       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9429         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9430
9431   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9432   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9433   if (FTy->isVarArg()) {
9434     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9435     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9436     // the call.
9437     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9438            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9439       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9440       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9441         *I = CI->getOperand(0);
9442         Changed = true;
9443       }
9444     }
9445   }
9446
9447   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9448     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9449     CS.setDoesNotThrow();
9450     Changed = true;
9451   }
9452
9453   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9454 }
9455
9456 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9457 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9458 //
9459 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9460   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9461   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9462   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9463       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9464     return false;
9465   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9466   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9467   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9468
9469   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9470   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9471   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9472   //
9473   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9474   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9475   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9476
9477   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9478     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9479
9480   // Check to see if we are changing the return type...
9481   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9482     if (Callee->isDeclaration() &&
9483         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9484         // a pointer to an integer of the same size.
9485         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9486           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9487       return false;   // Cannot transform this return value.
9488
9489     if (!Caller->use_empty() &&
9490         // void -> non-void is handled specially
9491         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9492       return false;   // Cannot transform this return value.
9493
9494     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9495       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9496       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9497         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9498     }
9499
9500     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9501     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9502     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9503     // the critical edge).  Bail out in this case.
9504     if (!Caller->use_empty())
9505       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9506         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9507              UI != E; ++UI)
9508           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9509             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9510                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9511               return false;
9512   }
9513
9514   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9515   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9516
9517   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9518   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9519     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9520     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9521
9522     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9523       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9524
9525     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9526         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9527       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9528
9529     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9530     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9531     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9532       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9533        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9534     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9535   }
9536
9537   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9538       Callee->isDeclaration())
9539     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9540
9541   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9542       !CallerPAL.isEmpty())
9543     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9544     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9545     // that are compatible with being a vararg call argument.
9546     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9547       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9548         break;
9549       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9550       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9551         return false;
9552     }
9553
9554   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9555   // inserting cast instructions as necessary...
9556   std::vector<Value*> Args;
9557   Args.reserve(NumActualArgs);
9558   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9559   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9560
9561   // Get any return attributes.
9562   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9563
9564   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9565   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9566   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9567
9568   // Add the new return attributes.
9569   if (RAttrs)
9570     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9571
9572   AI = CS.arg_begin();
9573   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9574     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9575     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9576       Args.push_back(*AI);
9577     } else {
9578       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9579           false, ParamTy, false);
9580       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9581       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9582     }
9583
9584     // Add any parameter attributes.
9585     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9586       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9587   }
9588
9589   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9590   // now...
9591   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9592     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9593
9594   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9595   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9596     if (!FT->isVarArg()) {
9597       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9598            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9599     } else {
9600       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9601       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9602         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9603         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9604           // Must promote to pass through va_arg area!
9605           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9606                                                                 PTy, false);
9607           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9608           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9609           Args.push_back(Cast);
9610         } else {
9611           Args.push_back(*AI);
9612         }
9613
9614         // Add any parameter attributes.
9615         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9616           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9617       }
9618     }
9619   }
9620
9621   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9622     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9623
9624   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9625     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9626
9627   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9628
9629   Instruction *NC;
9630   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9631     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9632                             Args.begin(), Args.end(),
9633                             Caller->getName(), Caller);
9634     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9635     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9636   } else {
9637     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9638                           Caller->getName(), Caller);
9639     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9640     if (CI->isTailCall())
9641       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9642     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9643     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9644   }
9645
9646   // Insert a cast of the return type as necessary.
9647   Value *NV = NC;
9648   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9649     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9650       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9651                                                             OldRetTy, false);
9652       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9653
9654       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9655       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9656       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9657         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9658         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9659       } else {
9660         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9661         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9662       }
9663       AddUsersToWorkList(*Caller);
9664     } else {
9665       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9666     }
9667   }
9668
9669   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9670     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9671   Caller->eraseFromParent();
9672   RemoveFromWorkList(Caller);
9673   return true;
9674 }
9675
9676 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9677 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9678 //
9679 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9680   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9681   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9682   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9683   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9684
9685   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9686   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9687   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9688     return 0;
9689
9690   IntrinsicInst *Tramp =
9691     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9692
9693   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9694   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9695   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9696
9697   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9698   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9699     unsigned NestIdx = 1;
9700     const Type *NestTy = 0;
9701     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9702
9703     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9704     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9705          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9706       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9707         // Record the parameter type and any other attributes.
9708         NestTy = *I;
9709         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9710         break;
9711       }
9712
9713     if (NestTy) {
9714       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9715       std::vector<Value*> NewArgs;
9716       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9717
9718       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9719       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9720
9721       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9722       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9723
9724       // Add any result attributes.
9725       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9726         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9727
9728       {
9729         unsigned Idx = 1;
9730         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9731         do {
9732           if (Idx == NestIdx) {
9733             // Add the chain argument and attributes.
9734             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9735             if (NestVal->getType() != NestTy)
9736               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9737             NewArgs.push_back(NestVal);
9738             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9739           }
9740
9741           if (I == E)
9742             break;
9743
9744           // Add the original argument and attributes.
9745           NewArgs.push_back(*I);
9746           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9747             NewAttrs.push_back
9748               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9749
9750           ++Idx, ++I;
9751         } while (1);
9752       }
9753
9754       // Add any function attributes.
9755       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9756         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9757
9758       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9759       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9760       // with the chain parameter inserted.
9761
9762       std::vector<const Type*> NewTypes;
9763       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9764
9765       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9766       // mean appending it.
9767       {
9768         unsigned Idx = 1;
9769         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9770           E = FTy->param_end();
9771
9772         do {
9773           if (Idx == NestIdx)
9774             // Add the chain's type.
9775             NewTypes.push_back(NestTy);
9776
9777           if (I == E)
9778             break;
9779
9780           // Add the original type.
9781           NewTypes.push_back(*I);
9782
9783           ++Idx, ++I;
9784         } while (1);
9785       }
9786
9787       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9788       // code sort out any function type mismatches.
9789       FunctionType *NewFTy =
9790         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9791       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9792         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9793       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9794
9795       Instruction *NewCaller;
9796       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9797         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9798                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9799                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9800                                        Caller->getName(), Caller);
9801         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9802         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9803       } else {
9804         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9805                                      Caller->getName(), Caller);
9806         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9807           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9808         cast<CallInst>(NewCaller)->
9809           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9810         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9811       }
9812       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9813         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9814       Caller->eraseFromParent();
9815       RemoveFromWorkList(Caller);
9816       return 0;
9817     }
9818   }
9819
9820   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9821   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9822   // code sort out any function type mismatches.
9823   Constant *NewCallee =
9824     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9825   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9826   return CS.getInstruction();
9827 }
9828
9829 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9830 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9831 /// and a single binop.
9832 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9833   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9834   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9835          isa<CmpInst>(FirstInst));
9836   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9837   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9838   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9839     
9840   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9841   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9842   
9843   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9844   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9845   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9846     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9847     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9848         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9849         // types or GEP's with different index types.
9850         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9851         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9852       return 0;
9853
9854     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9855     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9856       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9857           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9858         return 0;
9859     
9860     // Keep track of which operand needs a phi node.
9861     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9862     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9863   }
9864   
9865   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9866
9867   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9868   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9869   // hide them behind a phi.
9870   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9871     return 0;
9872   
9873   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9874   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9875   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9876   if (LHSVal == 0) {
9877     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9878                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9879     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9880     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9881     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9882     LHSVal = NewLHS;
9883   }
9884   
9885   if (RHSVal == 0) {
9886     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9887                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9888     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9889     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9890     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9891     RHSVal = NewRHS;
9892   }
9893   
9894   // Add all operands to the new PHIs.
9895   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9896     if (NewLHS) {
9897       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9898       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9899     }
9900     if (NewRHS) {
9901       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9902       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9903     }
9904   }
9905     
9906   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9907     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9908   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9909     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9910                            RHSVal);
9911   else {
9912     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9913     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9914   }
9915 }
9916
9917 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9918 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9919 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9920 /// block it is in.
9921 ///
9922 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9923 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9924 /// to a register.
9925 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9926   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9927   
9928   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9929     if (BBI->mayWriteToMemory())
9930       return false;
9931   
9932   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9933   // profitable to do this xform.
9934   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9935     bool isAddressTaken = false;
9936     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9937          UI != E; ++UI) {
9938       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9939       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9940         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9941         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9942       }
9943       isAddressTaken = true;
9944       break;
9945     }
9946     
9947     if (!isAddressTaken)
9948       return false;
9949   }
9950   
9951   return true;
9952 }
9953
9954
9955 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9956 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9957 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9958 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9959   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9960
9961   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9962   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9963   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9964   // code size and simplifying code.
9965   Constant *ConstantOp = 0;
9966   const Type *CastSrcTy = 0;
9967   bool isVolatile = false;
9968   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9969     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9970   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9971     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9972     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9973     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9974     if (ConstantOp == 0)
9975       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9976   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9977     isVolatile = LI->isVolatile();
9978     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9979     // load and the PHI.
9980     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9981         !isSafeToSinkLoad(LI))
9982       return 0;
9983     
9984     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9985     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9986     // the path through the other successor.
9987     if (isVolatile &&
9988         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9989       return 0;
9990     
9991   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9992     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9993       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9994     // Can't handle general GEPs yet.
9995     return 0;
9996   } else {
9997     return 0;  // Cannot fold this operation.
9998   }
9999
10000   // Check to see if all arguments are the same operation.
10001   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10002     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10003     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10004     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10005       return 0;
10006     if (CastSrcTy) {
10007       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10008         return 0;  // Cast operation must match.
10009     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10010       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10011       // the load and the PHI.
10012       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10013           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10014           !isSafeToSinkLoad(LI))
10015         return 0;
10016       
10017       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10018       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10019       // the path through the other successor.
10020       if (isVolatile &&
10021           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10022         return 0;
10023
10024       
10025     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10026       return 0;
10027     }
10028   }
10029
10030   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10031   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10032   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10033                                    PN.getName()+".in");
10034   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10035
10036   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10037   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10038
10039   // Add all operands to the new PHI.
10040   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10041     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10042     if (NewInVal != InVal)
10043       InVal = 0;
10044     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10045   }
10046
10047   Value *PhiVal;
10048   if (InVal) {
10049     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10050     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10051     PhiVal = InVal;
10052     delete NewPN;
10053   } else {
10054     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10055     PhiVal = NewPN;
10056   }
10057
10058   // Insert and return the new operation.
10059   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10060     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10061   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10062     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10063   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10064     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10065                            PhiVal, ConstantOp);
10066   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10067   
10068   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10069   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10070   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10071   if (isVolatile)
10072     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10073       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10074   
10075   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10076 }
10077
10078 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10079 /// that is dead.
10080 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10081                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10082   if (PN->use_empty()) return true;
10083   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10084
10085   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10086   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10087     return true;
10088   
10089   // Don't scan crazily complex things.
10090   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10091     return false;
10092
10093   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10094     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10095
10096   return false;
10097 }
10098
10099 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10100 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10101 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10102 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10103                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10104   // See if we already saw this PHI node.
10105   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10106     return true;
10107   
10108   // Don't scan crazily complex things.
10109   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10110     return false;
10111  
10112   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10113   // the value.
10114   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10115     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10116     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10117       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10118         return false;
10119     } else if (Op != NonPhiInVal)
10120       return false;
10121   }
10122   
10123   return true;
10124 }
10125
10126
10127 // PHINode simplification
10128 //
10129 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10130   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10131   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10132   
10133   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10134     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10135
10136   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10137   // reducing code size.
10138   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10139       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10140     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10141       return Result;
10142
10143   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10144   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10145   // PHI)... break the cycle.
10146   if (PN.hasOneUse()) {
10147     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10148     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10149       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10150       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10151       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10152         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10153     }
10154    
10155     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10156     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10157     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10158     // common case here is good because the only other things that catch this
10159     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10160     // late.
10161     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10162         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10163         PHIUser->use_back() == &PN) {
10164       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10165     }
10166   }
10167
10168   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10169   // same value, for example:
10170   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10171   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10172   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10173   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10174   {
10175     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10176     // Scan for the first non-phi operand.
10177     while (InValNo != NumOperandVals && 
10178            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10179       ++InValNo;
10180
10181     if (InValNo != NumOperandVals) {
10182       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10183       
10184       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10185       // there is no need to recursively scan other phis.
10186       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10187         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10188         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10189           break;
10190       }
10191       
10192       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10193       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10194       // the value.
10195       if (InValNo == NumOperandVals) {
10196         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10197         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10198           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10199       }
10200     }
10201   }
10202   return 0;
10203 }
10204
10205 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10206                                    Instruction *InsertPoint,
10207                                    InstCombiner *IC) {
10208   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10209   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10210   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10211   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10212   // used for address computation.
10213   Instruction::CastOps opcode = 
10214      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10215       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10216   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10217 }
10218
10219
10220 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10221   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10222   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10223   // If so, eliminate the noop.
10224   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10225     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10226
10227   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10228     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10229
10230   bool HasZeroPointerIndex = false;
10231   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10232     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10233
10234   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10235     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10236
10237   // Eliminate unneeded casts for indices.
10238   bool MadeChange = false;
10239   
10240   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10241   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10242        i != e; ++i, ++GTI) {
10243     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10244       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10245         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10246             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10247           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10248           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10249           // is a 32-bit pointer target.
10250           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10251             MadeChange = true;
10252             *i = CI->getOperand(0);
10253           }
10254         }
10255       }
10256       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10257       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10258       // If the incoming value needs a cast instruction,
10259       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10260       // obvious.
10261       Value *Op = *i;
10262       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10263         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10264           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10265           MadeChange = true;
10266         } else {
10267           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10268                                 GEP);
10269           *i = Op;
10270           MadeChange = true;
10271         }
10272       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10273         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10274           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10275           MadeChange = true;
10276         } else {
10277           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10278                                 GEP);
10279           *i = Op;
10280           MadeChange = true;
10281         }
10282       }
10283     }
10284   }
10285   if (MadeChange) return &GEP;
10286
10287   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10288   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10289   // real input to the dest type.
10290   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10291     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10292       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10293       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10294       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10295         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10296         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10297           if (I != BCI) {
10298             I->takeName(BCI);
10299             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10300             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10301           }
10302           return &GEP;
10303         }
10304       }
10305       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10306     }
10307   }
10308   
10309   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10310   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10311   // getelementptr instructions into a single instruction.
10312   //
10313   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10314   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10315     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10316
10317   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10318     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10319     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10320     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10321     //
10322     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10323         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10324       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10325
10326     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10327
10328     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10329     bool EndsWithSequential = false;
10330     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10331            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10332       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10333
10334     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10335     if (EndsWithSequential) {
10336       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10337       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10338       //
10339       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10340       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10341         Sum = GO1;
10342       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10343         Sum = SO1;
10344       } else {
10345         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10346         // target's pointer size.
10347         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10348           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10349             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10350           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10351             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10352           } else {
10353             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10354             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10355               // Convert GO1 to SO1's type.
10356               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10357
10358             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10359               // Convert SO1 to GO1's type.
10360               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10361             } else {
10362               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10363               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10364               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10365             }
10366           }
10367         }
10368         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10369           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10370         else {
10371           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10372           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10373         }
10374       }
10375
10376       // Recycle the GEP we already have if possible.
10377       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10378         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10379         GEP.setOperand(1, Sum);
10380         return &GEP;
10381       } else {
10382         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10383                        SrcGEPOperands.end()-1);
10384         Indices.push_back(Sum);
10385         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10386       }
10387     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10388                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10389                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10390       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10391       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10392                      SrcGEPOperands.end());
10393       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10394     }
10395
10396     if (!Indices.empty())
10397       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10398                                        Indices.end(), GEP.getName());
10399
10400   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10401     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10402     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10403
10404     // Scan for nonconstants...
10405     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10406     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10407     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10408       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10409
10410     if (I == E) {  // If they are all constants...
10411       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10412                                                     &Indices[0],Indices.size());
10413
10414       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10415       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10416     }
10417   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10418     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10419       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10420     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10421       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10422       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10423       //
10424       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10425       //
10426       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10427       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10428       if (const ArrayType *XATy =
10429           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10430         if (const ArrayType *CATy =
10431             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10432           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10433             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10434             // to an array of the same type as the destination pointer
10435             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10436             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10437             GEP.setOperand(0, X);
10438             return &GEP;
10439           }
10440     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10441       // Transform things like:
10442       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10443       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10444       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10445       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10446       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10447           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10448           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10449         Value *Idx[2];
10450         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10451         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10452         Value *V = InsertNewInstBefore(
10453                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10454         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10455         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10456       }
10457       
10458       // Transform things like:
10459       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10460       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10461       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10462       
10463       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10464         uint64_t ArrayEltSize =
10465             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10466         
10467         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10468         // allow either a mul, shift, or constant here.
10469         Value *NewIdx = 0;
10470         ConstantInt *Scale = 0;
10471         if (ArrayEltSize == 1) {
10472           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10473           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10474         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10475           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10476           Scale = CI;
10477         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10478           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10479               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10480             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10481             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10482             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10483             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10484           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10485                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10486             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10487             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10488           }
10489         }
10490         
10491         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10492         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10493         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10494         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10495         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10496             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10497           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10498                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10499           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10500             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10501                                                        false /*ZExt*/);
10502             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10503             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10504           }
10505
10506           // Insert the new GEP instruction.
10507           Value *Idx[2];
10508           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10509           Idx[1] = NewIdx;
10510           Instruction *NewGEP =
10511             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10512           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10513           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10514           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10515         }
10516       }
10517     }
10518   }
10519
10520   return 0;
10521 }
10522
10523 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10524   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10525   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10526     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10527       const Type *NewTy = 
10528         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10529       AllocationInst *New = 0;
10530
10531       // Create and insert the replacement instruction...
10532       if (isa<MallocInst>(AI))
10533         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10534       else {
10535         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10536         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10537       }
10538
10539       InsertNewInstBefore(New, AI);
10540
10541       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10542       // allocas if possible...
10543       //
10544       BasicBlock::iterator It = New;
10545       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10546
10547       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10548       // insert our getelementptr instruction...
10549       //
10550       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10551       Value *Idx[2];
10552       Idx[0] = NullIdx;
10553       Idx[1] = NullIdx;
10554       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10555                                            New->getName()+".sub", It);
10556
10557       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10558       // allocation.
10559       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10560     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10561       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10562     }
10563   }
10564
10565   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10566   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10567   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10568   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10569       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10570     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10571
10572   return 0;
10573 }
10574
10575 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10576   Value *Op = FI.getOperand(0);
10577
10578   // free undef -> unreachable.
10579   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10580     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10581     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10582                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10583     return EraseInstFromFunction(FI);
10584   }
10585   
10586   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10587   // when lots of inlining happens.
10588   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10589     return EraseInstFromFunction(FI);
10590   
10591   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10592   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10593     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10594     return &FI;
10595   }
10596   
10597   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10598   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10599     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10600       AddToWorkList(GEPI);
10601       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10602       return &FI;
10603     }
10604   }
10605   
10606   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10607   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10608     if (MI->hasOneUse()) {
10609       EraseInstFromFunction(FI);
10610       return EraseInstFromFunction(*MI);
10611     }
10612
10613   return 0;
10614 }
10615
10616
10617 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10618 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10619                                         const TargetData *TD) {
10620   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10621   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10622
10623   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10624     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10625     // directly if string length is small enough.
10626     std::string Str;
10627     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10628       unsigned len = Str.length();
10629       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10630       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10631       // Replace LI with immediate integer store.
10632       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10633         APInt StrVal(numBits, 0);
10634         APInt SingleChar(numBits, 0);
10635         if (TD->isLittleEndian()) {
10636           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10637             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10638             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10639           }
10640         } else {
10641           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10642             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10643             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10644           }
10645           // Append NULL at the end.
10646           SingleChar = 0;
10647           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10648         }
10649         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10650         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10651       }
10652     }
10653   }
10654
10655   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10656   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10657     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10658
10659     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10660          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10661       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10662       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10663       // constants.
10664       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10665         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10666           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10667             Value *Idxs[2];
10668             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10669             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10670             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10671             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10672           }
10673
10674       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10675             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10676           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10677           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10678           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10679           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10680                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10681
10682         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10683         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10684         // the result of the loaded value.
10685         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10686                                                              CI->getName(),
10687                                                          LI.isVolatile()),LI);
10688         // Now cast the result of the load.
10689         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10690       }
10691     }
10692   }
10693   return 0;
10694 }
10695
10696 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10697 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10698 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10699 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10700 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10701   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10702   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10703
10704   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10705   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10706     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10707     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10708
10709   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10710   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10711   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10712   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10713   // the load entirely).
10714   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10715
10716   while (BBI != E) {
10717     --BBI;
10718
10719     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10720     // marked invalid.
10721     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10722       return false;
10723     
10724     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10725       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10726     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10727       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10728     }
10729
10730   }
10731   return false;
10732 }
10733
10734 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10735 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10736 /// value in code like this:
10737 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10738 ///   store i32 0, i32* %t0
10739 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10740 ///   %t2 = load i32* %t1
10741 ///
10742 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10743   // Test if the values are trivially equivalent.
10744   if (A == B) return true;
10745
10746   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10747   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10748       isa<CastInst>(A) ||
10749       isa<PHINode>(A) ||
10750       isa<GetElementPtrInst>(A))
10751     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10752       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10753         return true;
10754
10755   // Otherwise they may not be equivalent.
10756   return false;
10757 }
10758
10759 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10760   Value *Op = LI.getOperand(0);
10761
10762   // Attempt to improve the alignment.
10763   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10764   if (KnownAlign >
10765       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10766                                 LI.getAlignment()))
10767     LI.setAlignment(KnownAlign);
10768
10769   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10770   if (isa<CastInst>(Op))
10771     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10772       return Res;
10773
10774   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10775   if (LI.isVolatile()) return 0;
10776   
10777   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10778   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10779   // separated by a few arithmetic operations.
10780   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10781   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10782        --ScanInsts) {
10783     --BBI;
10784     
10785     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10786       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10787         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10788     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10789       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10790         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10791     }
10792
10793     // Don't skip over things that can modify memory.
10794     if (BBI->mayWriteToMemory())
10795       break;
10796   }
10797
10798   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10799     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10800     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10801     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10802         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10803       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10804       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10805       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10806       // CFG.
10807       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10808                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10809       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10810     }
10811   } 
10812
10813   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10814     // load null/undef -> undef
10815     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10816     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10817         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10818       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10819       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10820       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10821       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10822                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10823       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10824     }
10825
10826     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10827     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10828       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10829         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10830
10831     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10832     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10833       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10834         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10835           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10836             if (Constant *V = 
10837                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10838               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10839         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10840           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10841           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10842           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10843           // CFG.
10844           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10845                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10846           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10847         }
10848
10849       } else if (CE->isCast()) {
10850         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10851           return Res;
10852       }
10853     }
10854   }
10855     
10856   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10857   // is all undef or zero, we know what it loads.
10858   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10859     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10860       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10861         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10862       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10863         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10864     }
10865   }
10866
10867   if (Op->hasOneUse()) {
10868     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10869     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10870     // exposes redundancy in the code.
10871     //
10872     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10873     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10874     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10875     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10876     // unconditionally.
10877     //
10878     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10879       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10880       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10881           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10882         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10883                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10884         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10885                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10886         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10887       }
10888
10889       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10890       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10891         if (C->isNullValue()) {
10892           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10893           return &LI;
10894         }
10895
10896       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10897       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10898         if (C->isNullValue()) {
10899           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10900           return &LI;
10901         }
10902     }
10903   }
10904   return 0;
10905 }
10906
10907 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10908 /// when possible.
10909 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10910   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10911   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10912
10913   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10914   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10915     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10916
10917     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10918       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10919       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10920       // constants.
10921       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10922         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10923           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10924             Value* Idxs[2];
10925             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10926             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10927             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10928             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10929           }
10930
10931       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10932           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10933                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10934
10935         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10936         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10937         // the store, cast the value to be stored.
10938         Value *NewCast;
10939         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10940         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10941         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10942         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10943         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10944           if (CastSrcTy->isInteger())
10945             opcode = Instruction::IntToPtr;
10946         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10947           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10948             opcode = Instruction::PtrToInt;
10949         }
10950         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10951           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10952         else
10953           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10954             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10955             SI);
10956         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10957       }
10958     }
10959   }
10960   return 0;
10961 }
10962
10963 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10964   Value *Val = SI.getOperand(0);
10965   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10966
10967   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10968     EraseInstFromFunction(SI);
10969     ++NumCombined;
10970     return 0;
10971   }
10972   
10973   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10974   // alloca dead.
10975   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10976     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10977       EraseInstFromFunction(SI);
10978       ++NumCombined;
10979       return 0;
10980     }
10981     
10982     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10983       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10984           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10985         EraseInstFromFunction(SI);
10986         ++NumCombined;
10987         return 0;
10988       }
10989   }
10990
10991   // Attempt to improve the alignment.
10992   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10993   if (KnownAlign >
10994       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10995                                 SI.getAlignment()))
10996     SI.setAlignment(KnownAlign);
10997
10998   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10999   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11000   // situation often occurs with bitfield accesses.
11001   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11002   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11003        --ScanInsts) {
11004     --BBI;
11005     
11006     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11007       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11008       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11009           SI.getOperand(1))) {
11010         ++NumDeadStore;
11011         ++BBI;
11012         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11013         continue;
11014       }
11015       break;
11016     }
11017     
11018     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11019     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11020     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11021     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11022       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11023           !SI.isVolatile()) {
11024         EraseInstFromFunction(SI);
11025         ++NumCombined;
11026         return 0;
11027       }
11028       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11029       // may not be dead.
11030       break;
11031     }
11032     
11033     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11034     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11035       break;
11036   }
11037   
11038   
11039   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11040
11041   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11042   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11043     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11044       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11045       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11046         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11047       ++NumCombined;
11048     }
11049     return 0;  // Do not modify these!
11050   }
11051
11052   // store undef, Ptr -> noop
11053   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11054     EraseInstFromFunction(SI);
11055     ++NumCombined;
11056     return 0;
11057   }
11058
11059   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11060   // source instead.
11061   if (isa<CastInst>(Ptr))
11062     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11063       return Res;
11064   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11065     if (CE->isCast())
11066       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11067         return Res;
11068
11069   
11070   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11071   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11072   BBI = &SI; ++BBI;
11073   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11074     if (BI->isUnconditional())
11075       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11076         return 0;  // xform done!
11077   
11078   return 0;
11079 }
11080
11081 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11082 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11083 /// into a phi node with a store in the successor.
11084 ///
11085 /// Simplify things like:
11086 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11087 /// into a phi node with a store in the successor.
11088 ///
11089 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11090   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11091   
11092   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11093   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11094   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11095   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11096   
11097   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11098   // the other predecessor.
11099   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11100   BasicBlock *OtherBB = 0;
11101   if (*PI != StoreBB)
11102     OtherBB = *PI;
11103   ++PI;
11104   if (PI == pred_end(DestBB))
11105     return false;
11106   
11107   if (*PI != StoreBB) {
11108     if (OtherBB)
11109       return false;
11110     OtherBB = *PI;
11111   }
11112   if (++PI != pred_end(DestBB))
11113     return false;
11114
11115   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11116   // for example, if SI is in an infinite loop)
11117   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11118     return false;
11119
11120   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11121   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11122   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11123   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11124     return false;
11125   
11126   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11127   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11128   StoreInst *OtherStore = 0;
11129   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11130     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11131     --BBI;
11132     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11133     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11134       return false;
11135   } else {
11136     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11137     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11138     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11139         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11140       return false;
11141     
11142     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11143     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11144     // lives in OtherBB.
11145     for (;; --BBI) {
11146       // Check to see if we find the matching store.
11147       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11148         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11149           return false;
11150         break;
11151       }
11152       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11153       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11154       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11155           BBI == OtherBB->begin())
11156         return false;
11157     }
11158     
11159     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11160     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11161     // StoreBB.
11162     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11163       // FIXME: This should really be AA driven.
11164       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11165         return false;
11166     }
11167   }
11168   
11169   // Insert a PHI node now if we need it.
11170   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11171   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11172     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11173     PN->reserveOperandSpace(2);
11174     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11175     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11176     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11177   }
11178   
11179   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11180   // insert it.
11181   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11182   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11183                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11184   
11185   // Nuke the old stores.
11186   EraseInstFromFunction(SI);
11187   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11188   ++NumCombined;
11189   return true;
11190 }
11191
11192
11193 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11194   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11195   Value *X = 0;
11196   BasicBlock *TrueDest;
11197   BasicBlock *FalseDest;
11198   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11199       !isa<Constant>(X)) {
11200     // Swap Destinations and condition...
11201     BI.setCondition(X);
11202     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11203     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11204     return &BI;
11205   }
11206
11207   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11208   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11209   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11210                              TrueDest, FalseDest)))
11211     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11212          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11213       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11214       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11215       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11216       NewSCC->takeName(I);
11217       // Swap Destinations and condition...
11218       BI.setCondition(NewSCC);
11219       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11220       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11221       RemoveFromWorkList(I);
11222       I->eraseFromParent();
11223       AddToWorkList(NewSCC);
11224       return &BI;
11225     }
11226
11227   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11228   ICmpInst::Predicate IPred;
11229   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11230                       TrueDest, FalseDest)))
11231     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11232          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11233          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11234       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11235       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11236       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11237       NewSCC->takeName(I);
11238       // Swap Destinations and condition...
11239       BI.setCondition(NewSCC);
11240       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11241       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11242       RemoveFromWorkList(I);
11243       I->eraseFromParent();;
11244       AddToWorkList(NewSCC);
11245       return &BI;
11246     }
11247
11248   return 0;
11249 }
11250
11251 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11252   Value *Cond = SI.getCondition();
11253   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11254     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11255       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11256         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11257         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11258           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11259                                                 AddRHS));
11260         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11261         AddToWorkList(I);
11262         return &SI;
11263       }
11264   }
11265   return 0;
11266 }
11267
11268 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11269   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11270
11271   if (!EV.hasIndices())
11272     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11273
11274   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11275     if (isa<UndefValue>(C))
11276       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11277       
11278     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11279       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11280
11281     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11282       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11283       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11284       if (EV.getNumIndices() > 1)
11285         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11286         // first index
11287         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11288       else
11289         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11290     }
11291     return 0; // Can't handle other constants
11292   } 
11293   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11294     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11295     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11296     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11297          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11298          exti != exte && insi != inse;
11299          ++exti, ++insi) {
11300       if (*insi != *exti)
11301         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11302         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11303         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11304         // operand of the insert. i.e., replace
11305         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11306         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11307         // with
11308         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11309         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11310                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11311     }
11312     if (exti == exte && insi == inse)
11313       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11314       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11315       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11316       // with "i32 42"
11317       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11318     if (exti == exte) {
11319       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11320       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11321       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11322       // with
11323       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11324       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11325       // by switching the order of the insert and extract (though the
11326       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11327       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11328         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11329                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11330         EV);
11331       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11332                                      insi, inse);
11333     }
11334     if (insi == inse)
11335       // The insert list is a prefix of the extract list
11336       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11337       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11338       // i.e., replace
11339       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11340       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11341       // with
11342       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11343       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11344                                       exti, exte);
11345   }
11346   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11347   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11348   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11349   // the value inserted, if appropriate).
11350   return 0;
11351 }
11352
11353 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11354 /// is to leave as a vector operation.
11355 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11356   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11357     return true;
11358   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11359     if (isConstant) return true;
11360     // If all elts are the same, we can extract.
11361     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11362     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11363       if (C->getOperand(i) != Op0)
11364         return false;
11365     return true;
11366   }
11367   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11368   if (!I) return false;
11369   
11370   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11371   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11372   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11373       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11374     return true;
11375   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11376     return true;
11377   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11378     if (BO->hasOneUse() &&
11379         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11380          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11381       return true;
11382   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11383     if (CI->hasOneUse() &&
11384         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11385          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11386       return true;
11387   
11388   return false;
11389 }
11390
11391 /// Read and decode a shufflevector mask.
11392 ///
11393 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11394 /// elements in the input.
11395 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11396   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11397   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11398     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11399   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11400     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11401
11402   std::vector<unsigned> Result;
11403   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11404   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11405     if (isa<UndefValue>(*i))
11406       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11407     else
11408       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11409   return Result;
11410 }
11411
11412 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11413 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11414 /// extracted from the vector.
11415 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11416   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11417   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11418   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11419   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11420     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11421   
11422   if (isa<UndefValue>(V))
11423     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11424   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11425     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11426   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11427     return CP->getOperand(EltNo);
11428   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11429     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11430     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11431       return 0;
11432     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11433     
11434     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11435     // inserted value.
11436     if (EltNo == IIElt) 
11437       return III->getOperand(1);
11438     
11439     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11440     // vector input.
11441     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11442   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11443     unsigned LHSWidth =
11444       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11445     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11446     if (InEl < LHSWidth)
11447       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11448     else if (InEl < LHSWidth*2)
11449       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11450     else
11451       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11452   }
11453   
11454   // Otherwise, we don't know.
11455   return 0;
11456 }
11457
11458 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11459   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11460   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11461     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11462
11463   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11464   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11465     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11466   
11467   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11468     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11469     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11470     // (we do that below, but only when the index is constant).
11471     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11472     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11473       if (C->getOperand(i) != op0) {
11474         op0 = 0; 
11475         break;
11476       }
11477     if (op0)
11478       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11479   }
11480   
11481   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11482   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11483   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11484     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11485     unsigned VectorWidth = 
11486       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11487       
11488     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11489     // crashing the code below.
11490     if (IndexVal >= VectorWidth)
11491       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11492     
11493     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11494     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11495     // property.
11496     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11497       uint64_t UndefElts;
11498       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11499                                                 1 << IndexVal,
11500                                                 UndefElts)) {
11501         EI.setOperand(0, V);
11502         return &EI;
11503       }
11504     }
11505     
11506     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11507       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11508     
11509     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11510     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11511     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11512     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11513       if (const VectorType *VT = 
11514               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11515         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11516           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11517             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11518     }
11519   }
11520   
11521   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11522     if (I->hasOneUse()) {
11523       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11524       // profitable to do so
11525       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11526         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11527         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11528           ExtractElementInst *newEI0 = 
11529             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11530                                    EI.getName()+".lhs");
11531           ExtractElementInst *newEI1 =
11532             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11533                                    EI.getName()+".rhs");
11534           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11535           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11536           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11537         }
11538       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11539         unsigned AS = 
11540           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11541         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11542                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11543         GetElementPtrInst *GEP =
11544           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11545         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11546         return new LoadInst(GEP);
11547       }
11548     }
11549     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11550       // Extracting the inserted element?
11551       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11552         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11553       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11554       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11555       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11556           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11557         AddUsesToWorkList(EI);
11558         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11559         return &EI;
11560       }
11561     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11562       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11563       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11564       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11565         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11566         Value *Src;
11567         unsigned LHSWidth =
11568           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11569
11570         if (SrcIdx < LHSWidth)
11571           Src = SVI->getOperand(0);
11572         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11573           SrcIdx -= LHSWidth;
11574           Src = SVI->getOperand(1);
11575         } else {
11576           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11577         }
11578         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11579       }
11580     }
11581   }
11582   return 0;
11583 }
11584
11585 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11586 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11587 /// Otherwise, return false.
11588 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11589                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11590   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11591          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11592   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11593
11594   if (isa<UndefValue>(V)) {
11595     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11596     return true;
11597   } else if (V == LHS) {
11598     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11599       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11600     return true;
11601   } else if (V == RHS) {
11602     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11603       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11604     return true;
11605   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11606     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11607     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11608     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11609     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11610     
11611     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11612       return false;
11613     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11614     
11615     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11616       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11617       // transitively ok.
11618       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11619         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11620         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11621         return true;
11622       }      
11623     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11624       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11625           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11626         unsigned ExtractedIdx =
11627           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11628         
11629         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11630         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11631           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11632           // transitively ok.
11633           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11634             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11635             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11636               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11637                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11638             } else {
11639               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11640               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11641                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11642               
11643             }
11644             return true;
11645           }
11646         }
11647       }
11648     }
11649   }
11650   // TODO: Handle shufflevector here!
11651   
11652   return false;
11653 }
11654
11655 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11656 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11657 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11658 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11659                                      Value *&RHS) {
11660   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11661          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11662          "Invalid shuffle!");
11663   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11664
11665   if (isa<UndefValue>(V)) {
11666     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11667     return V;
11668   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11669     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11670     return V;
11671   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11672     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11673     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11674     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11675     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11676     
11677     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11678       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11679           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11680         unsigned ExtractedIdx =
11681           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11682         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11683         
11684         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11685         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11686         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11687           RHS = EI->getOperand(0);
11688           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11689           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11690             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11691           return V;
11692         }
11693         
11694         if (VecOp == RHS) {
11695           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11696           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11697           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11698             if (i != InsertedIdx)
11699               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11700           }
11701           return V;
11702         }
11703         
11704         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11705         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11706         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11707           return EI->getOperand(0);
11708         
11709       }
11710     }
11711   }
11712   // TODO: Handle shufflevector here!
11713   
11714   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11715   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11716     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11717   return V;
11718 }
11719
11720 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11721   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11722   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11723   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11724   
11725   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11726   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11727     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11728   
11729   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11730   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11731   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11732     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11733         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11734       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11735       unsigned ExtractedIdx =
11736         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11737       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11738       
11739       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11740         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11741       
11742       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11743         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11744       
11745       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11746       // back into the same place, just use the input vector.
11747       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11748         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11749       
11750       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11751       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11752       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11753       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11754       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11755         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11756         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11757         // Build a new shuffle mask.
11758         std::vector<Constant*> Mask;
11759         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11760           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11761         else {
11762           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11763           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11764                                                        NumVectorElts));
11765         } 
11766         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11767         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11768                                      ConstantVector::get(Mask));
11769       }
11770       
11771       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11772       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11773       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11774         std::vector<Constant*> Mask;
11775         Value *RHS = 0;
11776         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11777         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11778         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11779         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11780       }
11781     }
11782   }
11783
11784   return 0;
11785 }
11786
11787
11788 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11789   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11790   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11791   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11792
11793   bool MadeChange = false;
11794
11795   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11796   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11797     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11798
11799   uint64_t UndefElts;
11800   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11801
11802   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11803     return 0;
11804
11805   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11806   if (VWidth <= 64 &&
11807       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11808     LHS = SVI.getOperand(0);
11809     RHS = SVI.getOperand(1);
11810     MadeChange = true;
11811   }
11812   
11813   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11814   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11815   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11816     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11817       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11818       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11819     }
11820     
11821     // Remap any references to RHS to use LHS.
11822     std::vector<Constant*> Elts;
11823     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11824       if (Mask[i] >= 2*e)
11825         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11826       else {
11827         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11828             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11829           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11830           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11831         } else {
11832           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11833           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11834         }
11835       }
11836     }
11837     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11838     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11839     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11840     LHS = SVI.getOperand(0);
11841     RHS = SVI.getOperand(1);
11842     MadeChange = true;
11843   }
11844   
11845   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11846   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11847     
11848   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11849     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11850     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11851     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11852       
11853     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11854     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11855   }
11856
11857   // Eliminate identity shuffles.
11858   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11859   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11860   
11861   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11862   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11863   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11864   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11865   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11866   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11867   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11868   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11869   // (splat(splat)) -> splat.
11870   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11871     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11872       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11873
11874       std::vector<unsigned> NewMask;
11875       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11876         if (Mask[i] >= 2*e)
11877           NewMask.push_back(2*e);
11878         else
11879           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11880       
11881       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11882       // the replacement.
11883       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11884         std::vector<Constant*> Elts;
11885         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11886           if (NewMask[i] >= e*2) {
11887             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11888           } else {
11889             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11890           }
11891         }
11892         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11893                                      LHSSVI->getOperand(1),
11894                                      ConstantVector::get(Elts));
11895       }
11896     }
11897   }
11898
11899   return MadeChange ? &SVI : 0;
11900 }
11901
11902
11903
11904
11905 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11906 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11907 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11908 /// end of its block.
11909 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11910   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11911
11912   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11913   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11914     return false;
11915
11916   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11917   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11918         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11919     return false;
11920
11921   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11922   // the end of block that could change the value.
11923   if (I->mayReadFromMemory()) {
11924     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11925          Scan != E; ++Scan)
11926       if (Scan->mayWriteToMemory())
11927         return false;
11928   }
11929
11930   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11931
11932   I->moveBefore(InsertPos);
11933   ++NumSunkInst;
11934   return true;
11935 }
11936
11937
11938 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11939 /// all reachable code to the worklist.
11940 ///
11941 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11942 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11943 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11944 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11945 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11946 ///
11947 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11948                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11949                                        InstCombiner &IC,
11950                                        const TargetData *TD) {
11951   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11952   Worklist.push_back(BB);
11953
11954   while (!Worklist.empty()) {
11955     BB = Worklist.back();
11956     Worklist.pop_back();
11957     
11958     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11959     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11960     
11961     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11962       Instruction *Inst = BBI++;
11963       
11964       // DCE instruction if trivially dead.
11965       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11966         ++NumDeadInst;
11967         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11968         Inst->eraseFromParent();
11969         continue;
11970       }
11971       
11972       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11973       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11974         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11975         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11976         ++NumConstProp;
11977         Inst->eraseFromParent();
11978         continue;
11979       }
11980      
11981       IC.AddToWorkList(Inst);
11982     }
11983
11984     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11985     // constant, only visit the reachable successor.
11986     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11987     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11988       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11989         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11990         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11991         Worklist.push_back(ReachableBB);
11992         continue;
11993       }
11994     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11995       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11996         // See if this is an explicit destination.
11997         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11998           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11999             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12000             Worklist.push_back(ReachableBB);
12001             continue;
12002           }
12003         
12004         // Otherwise it is the default destination.
12005         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12006         continue;
12007       }
12008     }
12009     
12010     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12011       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12012   }
12013 }
12014
12015 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12016   bool Changed = false;
12017   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12018   
12019   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12020              << F.getNameStr() << "\n");
12021
12022   {
12023     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12024     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12025     // track of which blocks we visit.
12026     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12027     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12028
12029     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12030     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12031     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12032     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12033       if (!Visited.count(BB)) {
12034         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12035         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12036           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12037
12038           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12039           ++NumDeadInst;
12040
12041           if (!I->use_empty())
12042             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12043           I->eraseFromParent();
12044         }
12045       }
12046   }
12047
12048   while (!Worklist.empty()) {
12049     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12050     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12051
12052     // Check to see if we can DCE the instruction.
12053     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12054       // Add operands to the worklist.
12055       if (I->getNumOperands() < 4)
12056         AddUsesToWorkList(*I);
12057       ++NumDeadInst;
12058
12059       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12060
12061       I->eraseFromParent();
12062       RemoveFromWorkList(I);
12063       continue;
12064     }
12065
12066     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12067     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12068       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12069
12070       // Add operands to the worklist.
12071       AddUsesToWorkList(*I);
12072       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12073
12074       ++NumConstProp;
12075       I->eraseFromParent();
12076       RemoveFromWorkList(I);
12077       continue;
12078     }
12079
12080     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12081       // See if we can constant fold its operands.
12082       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12083         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12084           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12085             i->set(NewC);
12086         }
12087       }
12088     }
12089
12090     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12091     if (I->hasOneUse()) {
12092       BasicBlock *BB = I->getParent();
12093       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12094       if (UserParent != BB) {
12095         bool UserIsSuccessor = false;
12096         // See if the user is one of our successors.
12097         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12098           if (*SI == UserParent) {
12099             UserIsSuccessor = true;
12100             break;
12101           }
12102
12103         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12104         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12105         // otherwise), we can keep going.
12106         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12107             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12108           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12109           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12110       }
12111     }
12112
12113     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12114 #ifndef NDEBUG
12115     std::string OrigI;
12116 #endif
12117     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12118     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12119       ++NumCombined;
12120       // Should we replace the old instruction with a new one?
12121       if (Result != I) {
12122         DOUT << "IC: Old = " << *I
12123              << "    New = " << *Result;
12124
12125         // Everything uses the new instruction now.
12126         I->replaceAllUsesWith(Result);
12127
12128         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12129         AddToWorkList(Result);
12130         AddUsersToWorkList(*Result);
12131
12132         // Move the name to the new instruction first.
12133         Result->takeName(I);
12134
12135         // Insert the new instruction into the basic block...
12136         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12137         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12138
12139         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12140           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12141             ++InsertPos;
12142
12143         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12144
12145         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12146         // use counts.
12147         AddUsesToWorkList(*I);
12148
12149         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12150         // we do not process an instruction that has been deleted.
12151         RemoveFromWorkList(I);
12152
12153         // Erase the old instruction.
12154         InstParent->getInstList().erase(I);
12155       } else {
12156 #ifndef NDEBUG
12157         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12158              << "    New = " << *I;
12159 #endif
12160
12161         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12162         // if so, remove it.
12163         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12164           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12165           // use counts.
12166           AddUsesToWorkList(*I);
12167
12168           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12169           // occurrences of this instruction.
12170           RemoveFromWorkList(I);
12171           I->eraseFromParent();
12172         } else {
12173           AddToWorkList(I);
12174           AddUsersToWorkList(*I);
12175         }
12176       }
12177       Changed = true;
12178     }
12179   }
12180
12181   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12182     
12183   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12184   WorklistMap.clear();
12185   return Changed;
12186 }
12187
12188
12189 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12190   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12191   
12192   bool EverMadeChange = false;
12193
12194   // Iterate while there is work to do.
12195   unsigned Iteration = 0;
12196   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12197     EverMadeChange = true;
12198   return EverMadeChange;
12199 }
12200
12201 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12202   return new InstCombiner();
12203 }
12204
12205