Use new m_SelectCst template to eliminate macros.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
189     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
190     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
191                                       Constant *RHSC);
192     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
194     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
195     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
196                                                 Instruction *LHS,
197                                                 ConstantInt *RHS);
198     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
199                                 ConstantInt *DivRHS);
200
201     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
202                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
203     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
204                                      BinaryOperator &I);
205     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
209     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
210     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
211     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
212     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
214     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
215     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
217     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
218     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
219     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
220     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
221                                 Instruction *FI);
222     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
223     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
224     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
225     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
226     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
227     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
228     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
229     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
230     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
231     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
232     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
233     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
234     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
235     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
236     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
237     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
238
239     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
240     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
241
242   private:
243     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
244     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
245     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
246     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
247                                    bool DoXform = true);
248     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
249
250   public:
251     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
252     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
253     //
254     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
255       assert(New && New->getParent() == 0 &&
256              "New instruction already inserted into a basic block!");
257       BasicBlock *BB = Old.getParent();
258       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
259       AddToWorkList(New);
260       return New;
261     }
262
263     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
264     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
265     /// cast.
266     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
267                             Instruction &Pos) {
268       if (V->getType() == Ty) return V;
269
270       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
271         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
272       
273       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
274       AddToWorkList(C);
275       return C;
276     }
277         
278     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
279       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
280     }
281
282
283     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
284     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
285     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
286     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
287     // modified.
288     //
289     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
290       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
291       if (&I != V) {
292         I.replaceAllUsesWith(V);
293         return &I;
294       } else {
295         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
296         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
297         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
298         return &I;
299       }
300     }
301
302     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
303     // found to be replacable with another preexisting expression or was
304     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
305     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
306     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
307     //
308     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
309       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
310       if (Old != New)
311         Old->replaceAllUsesWith(New);
312       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
313         AddToWorkList(I);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
315         AddToWorkList(I);
316       return true;
317     }
318     
319     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
320     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
321     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
322     // this function.
323     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
324       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
325       AddUsesToWorkList(I);
326       RemoveFromWorkList(&I);
327       I.eraseFromParent();
328       return 0;  // Don't do anything with FI
329     }
330         
331     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
332                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
333       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
334     }
335     
336     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
337                            unsigned Depth = 0) const {
338       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
339     }
340     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
341       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
342     }
343
344   private:
345     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
346     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
347     /// casts that are known to not do anything...
348     ///
349     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
350                                    Value *V, const Type *DestTy,
351                                    Instruction *InsertBefore);
352
353     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
354     /// commutative operators.
355     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
356
357     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
358     /// most-complex to least-complex order.
359     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
360
361     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
362     /// on the demanded bits.
363     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
364                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
365                               unsigned Depth = 0);
366
367     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
368                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
369       
370     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
371     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
372     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
373     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
374
375     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
376     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
377     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
378     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
379     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
380     
381     
382     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
383                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
384     
385     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
386                               bool isSub, Instruction &I);
387     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
388                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
389     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
390     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
391     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
392     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
393     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
394
395
396     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
397
398     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
399                                     unsigned CastOpc,
400                                     int &NumCastsRemoved);
401     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
402                                         unsigned PrefAlign = 0);
403
404   };
405 }
406
407 char InstCombiner::ID = 0;
408 static RegisterPass<InstCombiner>
409 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
410
411 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
412 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
413 static unsigned getComplexity(Value *V) {
414   if (isa<Instruction>(V)) {
415     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
416       return 3;
417     return 4;
418   }
419   if (isa<Argument>(V)) return 3;
420   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
421 }
422
423 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
424 // it.
425 static bool isOnlyUse(Value *V) {
426   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
427 }
428
429 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
430 // though a va_arg area...
431 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
432   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
433     if (ITy->getBitWidth() < 32)
434       return Type::Int32Ty;
435   }
436   return Ty;
437 }
438
439 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
440 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
441 /// operand value, otherwise return null.
442 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
443   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
444     // BitCastInst?
445     return I->getOperand(0);
446   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
447     // GetElementPtrInst?
448     if (GEP->hasAllZeroIndices())
449       return GEP->getOperand(0);
450   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
451     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
452       // BitCast ConstantExp?
453       return CE->getOperand(0);
454     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
455       // GetElementPtr ConstantExp?
456       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
457            I != E; ++I) {
458         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
459         if (!CI || !CI->isZero())
460           // Any non-zero indices? Not cast-like.
461           return 0;
462       }
463       // All-zero indices? This is just like casting.
464       return CE->getOperand(0);
465     }
466   }
467   return 0;
468 }
469
470 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
471 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
472 static Instruction::CastOps 
473 isEliminableCastPair(
474   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
475   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
476   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
477   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
478 ) {
479   
480   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
481   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
482
483   // Get the opcodes of the two Cast instructions
484   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
485   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
486
487   return Instruction::CastOps(
488       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
489                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
490 }
491
492 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
493 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
494 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
495 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
496                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
497   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
498   
499   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
500   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
501     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
502       return false;
503   return true;
504 }
505
506 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
507 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
508 /// casts that are known to not do anything...
509 ///
510 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
511                                              Value *V, const Type *DestTy,
512                                              Instruction *InsertBefore) {
513   if (V->getType() == DestTy) return V;
514   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
515     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
516   
517   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
518 }
519
520 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
521 // operators:
522 //
523 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
524 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
525 //     binary operators.
526 //
527 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
528 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
529 //
530 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
531   bool Changed = false;
532   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
533     Changed = !I.swapOperands();
534
535   if (!I.isAssociative()) return Changed;
536   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
537   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
538     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
539       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
540         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
541                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
542                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
543         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
544         I.setOperand(1, Folded);
545         return true;
546       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
547         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
548             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
549           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
550           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
551
552           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
553           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
554           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
555                                                     Op1->getOperand(0),
556                                                     Op1->getName(), &I);
557           AddToWorkList(New);
558           I.setOperand(0, New);
559           I.setOperand(1, Folded);
560           return true;
561         }
562     }
563   return Changed;
564 }
565
566 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
567 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
568 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
569 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
570   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
571     return false;
572   I.swapOperands();
573   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
574   return true;
575 }
576
577 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
578 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
579 //
580 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
581   if (BinaryOperator::isNeg(V))
582     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
583
584   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
585   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
586     return ConstantExpr::getNeg(C);
587
588   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
589     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
590       return ConstantExpr::getNeg(C);
591
592   return 0;
593 }
594
595 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
596   if (BinaryOperator::isNot(V))
597     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
598
599   // Constants can be considered to be not'ed values...
600   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
601     return ConstantInt::get(~C->getValue());
602   return 0;
603 }
604
605 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
606 // other computations (because it has a constant operand), return the
607 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
608 // Otherwise, return null.
609 //
610 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
611   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
612     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
613       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
614         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
615           return I->getOperand(0);
616       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
617         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
618           // The multiplier is really 1 << CST.
619           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
620           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
621           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
622           return I->getOperand(0);
623         }
624     }
625   return 0;
626 }
627
628 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
629 /// expression, return it.
630 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
631   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
632   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
633     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
634       return cast<User>(V);
635   return false;
636 }
637
638 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
639 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
640 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
641   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
642     return I->getOpcode();
643   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
644     return CE->getOpcode();
645   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
646   return Instruction::UserOp1;
647 }
648
649 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
650 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
651   APInt Val(C->getValue());
652   return ConstantInt::get(++Val);
653 }
654 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
655 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
656   APInt Val(C->getValue());
657   return ConstantInt::get(--Val);
658 }
659 /// Add - Add two ConstantInts together
660 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
661   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
662 }
663 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
664 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
665   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
666 }
667 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
668 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
669   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
670 }
671 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
672 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
673   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
674 }
675 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
676 /// this size.
677 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
678   uint32_t W = C1->getBitWidth();
679   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
680   if (sign) {
681     LHSExt.sext(W * 2);
682     RHSExt.sext(W * 2);
683   } else {
684     LHSExt.zext(W * 2);
685     RHSExt.zext(W * 2);
686   }
687
688   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
689
690   if (sign) {
691     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
692     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
693     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
694   } else 
695     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
696 }
697
698
699 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
700 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
701 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
702 /// constant and return true.
703 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
704                                    APInt Demanded) {
705   assert(I && "No instruction?");
706   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
707
708   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
709   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
710   if (!OpC) return false;
711
712   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
713   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
714   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
715     return false;
716
717   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
718   Demanded &= OpC->getValue();
719   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
720   return true;
721 }
722
723 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
724 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
725 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
726 // min/max.
727 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
728                                                    const APInt& KnownZero,
729                                                    const APInt& KnownOne,
730                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
731   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
732   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
733          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
734          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
735          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
736   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
737
738   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
739   // bit if it is unknown.
740   Min = KnownOne;
741   Max = KnownOne|UnknownBits;
742   
743   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
744     Min.set(BitWidth-1);
745     Max.clear(BitWidth-1);
746   }
747 }
748
749 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
750 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
751 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
752 // min/max.
753 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
754                                                      const APInt &KnownZero,
755                                                      const APInt &KnownOne,
756                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
757   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
758   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
759          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
760          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
761          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
762   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
763   
764   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
765   Min = KnownOne;
766   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
767   Max = KnownOne|UnknownBits;
768 }
769
770 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
771 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
772 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
773 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
774 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
775 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
776 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
777 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
778 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
779 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
780 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
781 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
782 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
783 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
784 /// and KnownOne must all be the same.
785 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
786                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
787                                         unsigned Depth) {
788   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
789   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
790   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
791   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
792   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
793          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
794          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
795          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
796           must have same BitWidth");
797   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
798     // We know all of the bits for a constant!
799     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
800     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
801     return false;
802   }
803   
804   KnownZero.clear(); 
805   KnownOne.clear();
806   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
807     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
808       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
809       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
810       return false;
811     }
812     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
813     // just set the DemandedMask to all bits.
814     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
815   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
816     if (V != UndefValue::get(VTy))
817       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
818     return false;
819   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
820     return false;
821   }
822   
823   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
824   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
825
826   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
827   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
828   switch (I->getOpcode()) {
829   default:
830     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
831     break;
832   case Instruction::And:
833     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
834     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
835                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
836       return true;
837     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
838            "Bits known to be one AND zero?"); 
839
840     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
841     // LHS.
842     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
843                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
844       return true;
845     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
846            "Bits known to be one AND zero?"); 
847
848     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
849     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
850     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
851         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
852       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
853     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
854         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
855       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
856     
857     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
858     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
859       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
860       
861     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
862     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
863       return UpdateValueUsesWith(I, I);
864       
865     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
866     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
867     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
868     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
869     break;
870   case Instruction::Or:
871     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
872     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
873                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
874       return true;
875     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
876            "Bits known to be one AND zero?"); 
877     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
878     // LHS.
879     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
880                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
881       return true;
882     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
883            "Bits known to be one AND zero?"); 
884     
885     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
886     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
887     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
888         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
889       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
890     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
891         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
892       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
893
894     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
895     // the other side, just use the 'other' side.
896     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
897         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
898       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
899     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
900         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
901       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
902         
903     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
904     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
905       return UpdateValueUsesWith(I, I);
906           
907     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
908     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
909     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
910     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
911     break;
912   case Instruction::Xor: {
913     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
914                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
915       return true;
916     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
917            "Bits known to be one AND zero?"); 
918     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
919                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
920       return true;
921     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
922            "Bits known to be one AND zero?"); 
923     
924     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
925     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
926     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
927       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
928     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
930     
931     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
932     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
933                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
934     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
935     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
936                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
937     
938     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
939     // other, turn this into an *inclusive* or.
940     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
941     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
942       Instruction *Or =
943         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
944                                  I->getName());
945       InsertNewInstBefore(Or, *I);
946       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
947     }
948     
949     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
950     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
951     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
952     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
953     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
954       // all known
955       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
956         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
957         Instruction *And = 
958           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
959         InsertNewInstBefore(And, *I);
960         return UpdateValueUsesWith(I, And);
961       }
962     }
963     
964     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
965     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
966     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I);
968     
969     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
970     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
971     break;
972   }
973   case Instruction::Select:
974     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
975                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
976       return true;
977     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
978                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
979       return true;
980     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
981            "Bits known to be one AND zero?"); 
982     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     
985     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
986     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
987       return UpdateValueUsesWith(I, I);
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     
991     // Only known if known in both the LHS and RHS.
992     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
993     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
994     break;
995   case Instruction::Trunc: {
996     uint32_t truncBf = 
997       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
998     DemandedMask.zext(truncBf);
999     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1000     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1001     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1002                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1003       return true;
1004     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1005     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1006     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1007     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1008            "Bits known to be one AND zero?"); 
1009     break;
1010   }
1011   case Instruction::BitCast:
1012     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1013       return false;
1014       
1015     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1016                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1017       return true;
1018     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1019            "Bits known to be one AND zero?"); 
1020     break;
1021   case Instruction::ZExt: {
1022     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1023     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1024     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1025     
1026     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1027     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1028     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1029     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1030                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1031       return true;
1032     DemandedMask.zext(BitWidth);
1033     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1034     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1035     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1036            "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     // The top bits are known to be zero.
1038     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1039     break;
1040   }
1041   case Instruction::SExt: {
1042     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1043     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1044     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1045     
1046     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1047                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1048
1049     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1050     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1051     // bit is demanded.
1052     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1053       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1054       
1055     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1056     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1057     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1058     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1059                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1060       return true;
1061     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1062     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1063     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1064     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1065            "Bits known to be one AND zero?"); 
1066       
1067     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1068     // top bits of the result.
1069
1070     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1071     // convert this into a zero extension.
1072     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1073     {
1074       // Convert to ZExt cast
1075       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1076       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1077     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1078       RHSKnownOne |= NewBits;
1079     }
1080     break;
1081   }
1082   case Instruction::Add: {
1083     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1084     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1085     // either.
1086     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1087       
1088     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1089     // we can do.
1090     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1091       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1092       // won't work if the RHS is zero.
1093       if (RHS->isZero())
1094         break;
1095       
1096       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1097       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1098       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1099
1100       // Find information about known zero/one bits in the input.
1101       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1102                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1103         return true;
1104
1105       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1106       // the constant.
1107       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1108         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1109       
1110       // Avoid excess work.
1111       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1112         break;
1113       
1114       // Turn it into OR if input bits are zero.
1115       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1116         Instruction *Or =
1117           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1118                                    I->getName());
1119         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1120         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1121       }
1122       
1123       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1124       // depending on potential carries from the input constant and the
1125       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1126       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1127       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1128       
1129       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1130       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1131       // this scan.
1132       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1133       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1134       
1135       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1136       
1137       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1138       // other, and there is no input carry.
1139       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1140                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1141       
1142       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1143       // is no input carry.
1144       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1145     } else {
1146       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1147       // the high bits of its LHS or RHS.
1148       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1149         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1150         // significant bit and all those below it.
1151         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1152         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1153                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1154           return true;
1155         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1156                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1157           return true;
1158       }
1159     }
1160     break;
1161   }
1162   case Instruction::Sub:
1163     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1164     // the high bits of its LHS or RHS.
1165     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1166       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1167       // significant bit and all those below it.
1168       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1169       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1170       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1171                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1172         return true;
1173       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1174                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1175         return true;
1176     }
1177     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1178     // the known zeros and ones.
1179     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1180     break;
1181   case Instruction::Shl:
1182     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1183       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1184       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1185       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1186                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1187         return true;
1188       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1189              "Bits known to be one AND zero?"); 
1190       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1191       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1192       // low bits known zero.
1193       if (ShiftAmt)
1194         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1195     }
1196     break;
1197   case Instruction::LShr:
1198     // For a logical shift right
1199     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1200       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1201       
1202       // Unsigned shift right.
1203       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1204       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1205                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1206         return true;
1207       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1208              "Bits known to be one AND zero?"); 
1209       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1210       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1211       if (ShiftAmt) {
1212         // Compute the new bits that are at the top now.
1213         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1214         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1215       }
1216     }
1217     break;
1218   case Instruction::AShr:
1219     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1220     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1221     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1222     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1223     if (DemandedMask == 1) {
1224       // Perform the logical shift right.
1225       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1226                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1227       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1228       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1229     }    
1230
1231     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1232     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1233     if (DemandedMask.isSignBit())
1234       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1235     
1236     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1237       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1238       
1239       // Signed shift right.
1240       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1241       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1242       // demanded.
1243       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1244         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1245       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1246                                DemandedMaskIn,
1247                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1248         return true;
1249       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1250              "Bits known to be one AND zero?"); 
1251       // Compute the new bits that are at the top now.
1252       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1253       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1254       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1255         
1256       // Handle the sign bits.
1257       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1258       // Adjust to where it is now in the mask.
1259       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1260         
1261       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1262       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1263       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1264           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1265         // Perform the logical shift right.
1266         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1267                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1268         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1269         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1270       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1271         RHSKnownOne |= HighBits;
1272       }
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::SRem:
1276     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1277       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1278       if (RA.isPowerOf2()) {
1279         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1280           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1281
1282         APInt LowBits = RA - 1;
1283         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1284         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1285                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1286           return true;
1287
1288         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1289           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1290
1291         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1292
1293         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1294       }
1295     }
1296     break;
1297   case Instruction::URem: {
1298     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1299     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1300     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1301                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1302       return true;
1303
1304     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1305     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1306                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1307       return true;
1308
1309     Leaders = std::max(Leaders,
1310                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1311     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1312     break;
1313   }
1314   case Instruction::Call:
1315     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1316       switch (II->getIntrinsicID()) {
1317       default: break;
1318       case Intrinsic::bswap: {
1319         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1320         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1321         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1322         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1323           
1324         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1325         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1326         // have 14 leading zeros, round to 8.
1327         NLZ &= ~7;
1328         NTZ &= ~7;
1329         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1330         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1331           unsigned ResultBit = NTZ;
1332           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1333           
1334           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1335           // the right place.
1336           Instruction *NewVal;
1337           if (InputBit > ResultBit)
1338             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1339                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1340           else
1341             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1342                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1343           NewVal->takeName(I);
1344           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1345           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1346         }
1347           
1348         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1349         break;
1350       }
1351       }
1352     }
1353     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1354     break;
1355   }
1356   
1357   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1358   // constant.
1359   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1360     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1361   return false;
1362 }
1363
1364
1365 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1366 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1367 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1368 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1369 ///
1370 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1371 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1372 /// returned.  This returns null if no change was made.
1373 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1374                                                 uint64_t &UndefElts,
1375                                                 unsigned Depth) {
1376   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1377   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1378   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1379   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1380
1381   if (isa<UndefValue>(V)) {
1382     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1383     UndefElts = EltMask;
1384     return 0;
1385   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1386     UndefElts = EltMask;
1387     return UndefValue::get(V->getType());
1388   }
1389
1390   UndefElts = 0;
1391   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1392     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1393     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1394
1395     std::vector<Constant*> Elts;
1396     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1397       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1398         Elts.push_back(Undef);
1399         UndefElts |= (1ULL << i);
1400       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1401         Elts.push_back(Undef);
1402         UndefElts |= (1ULL << i);
1403       } else {                               // Otherwise, defined.
1404         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1405       }
1406
1407     // If we changed the constant, return it.
1408     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1409     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1410   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1411     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1412     // set to undef.
1413     
1414     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1415     // anything.
1416     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1417       return 0;
1418     
1419     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1420     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1421     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1422     std::vector<Constant*> Elts;
1423     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1424       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1425     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1426     return ConstantVector::get(Elts);
1427   }
1428   
1429   // Limit search depth.
1430   if (Depth == 10)
1431     return false;
1432
1433   // If multiple users are using the root value, procede with
1434   // simplification conservatively assuming that all elements
1435   // are needed.
1436   if (!V->hasOneUse()) {
1437     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1438     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1439     // the main instcombine process.
1440     if (Depth != 0)
1441       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1442       return false;
1443
1444     // Conservatively assume that all elements are needed.
1445     DemandedElts = EltMask;
1446   }
1447   
1448   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1449   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1450   
1451   bool MadeChange = false;
1452   uint64_t UndefElts2;
1453   Value *TmpV;
1454   switch (I->getOpcode()) {
1455   default: break;
1456     
1457   case Instruction::InsertElement: {
1458     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1459     // demand exactly the same input as we produce.
1460     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1461     if (Idx == 0) {
1462       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1463       // which elt is getting updated.
1464       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1465                                         UndefElts2, Depth+1);
1466       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1467       break;
1468     }
1469     
1470     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1471     // insertelement.
1472     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1473     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1474       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1475     
1476     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1477     // input demanded set is simpler than the output set.
1478     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1479                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1480                                       UndefElts, Depth+1);
1481     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1482
1483     // The inserted element is defined.
1484     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1485     break;
1486   }
1487   case Instruction::ShuffleVector: {
1488     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1489     uint64_t LHSVWidth =
1490       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1491     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1492     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1493       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1494         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1495         if (MaskVal != -1u) {
1496           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1497                  "shufflevector mask index out of range!");
1498           if (MaskVal < LHSVWidth)
1499             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1500           else
1501             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1502         }
1503       }
1504     }
1505
1506     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1507                                       UndefElts2, Depth+1);
1508     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1509
1510     uint64_t UndefElts3;
1511     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1512                                       UndefElts3, Depth+1);
1513     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1514
1515     bool NewUndefElts = false;
1516     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1517       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1518       if (MaskVal == -1u) {
1519         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1520         UndefElts |= NewBit;
1521       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1522         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1523         NewUndefElts |= NewBit;
1524         UndefElts |= NewBit;
1525       } else {
1526         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1527         NewUndefElts |= NewBit;
1528         UndefElts |= NewBit;
1529       }
1530     }
1531
1532     if (NewUndefElts) {
1533       // Add additional discovered undefs.
1534       std::vector<Constant*> Elts;
1535       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1536         if (UndefElts & (1ULL << i))
1537           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1538         else
1539           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1540                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1541       }
1542       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1543       MadeChange = true;
1544     }
1545     break;
1546   }
1547   case Instruction::BitCast: {
1548     // Vector->vector casts only.
1549     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1550     if (!VTy) break;
1551     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1552     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1553     unsigned Ratio;
1554
1555     if (VWidth == InVWidth) {
1556       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1557       // elements as are demanded of us.
1558       Ratio = 1;
1559       InputDemandedElts = DemandedElts;
1560     } else if (VWidth > InVWidth) {
1561       // Untested so far.
1562       break;
1563       
1564       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1565       // then an input element is live if any of the corresponding output
1566       // elements are live.
1567       Ratio = VWidth/InVWidth;
1568       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1569         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1570           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1571       }
1572     } else {
1573       // Untested so far.
1574       break;
1575       
1576       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1577       // then an input element is live if the corresponding output element is
1578       // live.
1579       Ratio = InVWidth/VWidth;
1580       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1581         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1582           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1583     }
1584     
1585     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1587                                       UndefElts2, Depth+1);
1588     if (TmpV) {
1589       I->setOperand(0, TmpV);
1590       MadeChange = true;
1591     }
1592     
1593     UndefElts = UndefElts2;
1594     if (VWidth > InVWidth) {
1595       assert(0 && "Unimp");
1596       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1597       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1598       // undef.
1599       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1600         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1601           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1602     } else if (VWidth < InVWidth) {
1603       assert(0 && "Unimp");
1604       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1605       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1606       // elements are undef.
1607       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1608       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1609         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1610           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1611     }
1612     break;
1613   }
1614   case Instruction::And:
1615   case Instruction::Or:
1616   case Instruction::Xor:
1617   case Instruction::Add:
1618   case Instruction::Sub:
1619   case Instruction::Mul:
1620     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1621     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1622                                       UndefElts, Depth+1);
1623     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1624     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1625                                       UndefElts2, Depth+1);
1626     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1627       
1628     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1629     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1630     UndefElts &= UndefElts2;
1631     break;
1632     
1633   case Instruction::Call: {
1634     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1635     if (!II) break;
1636     switch (II->getIntrinsicID()) {
1637     default: break;
1638       
1639     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1640     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1641     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1642     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1643     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1646     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1649       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1650                                         UndefElts, Depth+1);
1651       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1652       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1653                                         UndefElts2, Depth+1);
1654       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1655
1656       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1657       // scalarize it now.
1658       if (DemandedElts == 1) {
1659         switch (II->getIntrinsicID()) {
1660         default: break;
1661         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1662         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1663         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1664         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1665           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1666           Value *LHS = II->getOperand(1);
1667           Value *RHS = II->getOperand(2);
1668           // Extract the element as scalars.
1669           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1670           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1671           
1672           switch (II->getIntrinsicID()) {
1673           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1674           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1675           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1676             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1677                                                         II->getName()), *II);
1678             break;
1679           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1680           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1681             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1682                                                          II->getName()), *II);
1683             break;
1684           }
1685           
1686           Instruction *New =
1687             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1688                                       II->getName());
1689           InsertNewInstBefore(New, *II);
1690           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1691           return New;
1692         }            
1693       }
1694         
1695       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1696       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1697       UndefElts &= UndefElts2;
1698       break;
1699     }
1700     break;
1701   }
1702   }
1703   return MadeChange ? I : 0;
1704 }
1705
1706
1707 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1708 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1709 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1710 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1711 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1712 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1713 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1714 ///
1715 template<typename Functor>
1716 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1717   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1718   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1719
1720   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1721   if (F.shouldApply(LHS))
1722     return F.apply(Root);
1723
1724   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1725   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1726   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1727     // Should we apply this transform to the RHS?
1728     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1729
1730     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1731     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1732       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1733       ShouldApply = true;
1734     }
1735
1736     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1737     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1738     if (ShouldApply) {
1739       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1740       // and perform the reassociation.
1741       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1742
1743       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1744       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1745
1746       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1747       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1748       if (&Root == TmpLHSI) {
1749         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1750         return 0;
1751       }
1752       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1753       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1754       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1755       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1756       ARI = Root;
1757
1758       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1759       // get to LHSI.
1760       while (TmpLHSI != LHSI) {
1761         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1762         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1763         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1764         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1765         ARI = NextLHSI;
1766
1767         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1768         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1769         TmpLHSI = NextLHSI;
1770         ExtraOperand = NextOp;
1771       }
1772
1773       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1774       // the transformation...
1775       return F.apply(Root);
1776     }
1777
1778     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1779   }
1780   return 0;
1781 }
1782
1783 namespace {
1784
1785 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1786 struct AddRHS {
1787   Value *RHS;
1788   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1789   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1790   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1791     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1792                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1793   }
1794 };
1795
1796 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1797 //                 iff C1&C2 == 0
1798 struct AddMaskingAnd {
1799   Constant *C2;
1800   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1801   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1802     ConstantInt *C1;
1803     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1804            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1805   }
1806   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1807     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1808   }
1809 };
1810
1811 }
1812
1813 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1814                                              InstCombiner *IC) {
1815   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1816     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1817       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1818
1819     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1820           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1821   }
1822
1823   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1824   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1825   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1826
1827   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1828     if (ConstIsRHS)
1829       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1830     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1831   }
1832
1833   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1834   if (!ConstIsRHS)
1835     std::swap(Op0, Op1);
1836   Instruction *New;
1837   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1838     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1839   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1840     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1841                           SO->getName()+".cmp");
1842   else {
1843     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1844     abort();
1845   }
1846   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1847 }
1848
1849 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1850 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1851 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1852 // not have a second operand.
1853 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1854                                      InstCombiner *IC) {
1855   // Don't modify shared select instructions
1856   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1857   Value *TV = SI->getOperand(1);
1858   Value *FV = SI->getOperand(2);
1859
1860   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1861     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1862     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1863
1864     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1865     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1866
1867     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1868                               SelectFalseVal);
1869   }
1870   return 0;
1871 }
1872
1873
1874 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1875 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1876 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1877 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1878   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1879   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1880   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1881
1882   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1883   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1884   // or if *it* is a PHI, bail out.
1885   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1886   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1887     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1888       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1889       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1890       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1891       
1892       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1893       // loop.
1894       if (NonConstBB == I.getParent())
1895         return 0;
1896     }
1897   
1898   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1899   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1900   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1901   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1902   if (NonConstBB) {
1903     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1904     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1905   }
1906
1907   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1908   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1909   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1910   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1911   NewPN->takeName(PN);
1912
1913   // Next, add all of the operands to the PHI.
1914   if (I.getNumOperands() == 2) {
1915     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1916     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1917       Value *InV = 0;
1918       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1919         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1920           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1921         else
1922           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1923       } else {
1924         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1925         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1926           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1927                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1928                                        NonConstBB->getTerminator());
1929         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1930           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1931                                 CI->getPredicate(),
1932                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1933                                 NonConstBB->getTerminator());
1934         else
1935           assert(0 && "Unknown binop!");
1936         
1937         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1938       }
1939       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1940     }
1941   } else { 
1942     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1943     const Type *RetTy = CI->getType();
1944     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1945       Value *InV;
1946       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1947         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1948       } else {
1949         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1950         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1951                                I.getType(), "phitmp", 
1952                                NonConstBB->getTerminator());
1953         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1954       }
1955       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1956     }
1957   }
1958   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1959 }
1960
1961
1962 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1963 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1964 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1965 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1966 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1967   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1968   // ones.
1969   
1970   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1971   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1972   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1973   // sign extend fine.
1974   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1975     return true;
1976   
1977   
1978   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1979   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1980   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1981   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1982   
1983   // TODO: Implement.
1984   
1985   return false;
1986 }
1987
1988
1989 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1990   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1991   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1992
1993   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1994     // X + undef -> undef
1995     if (isa<UndefValue>(RHS))
1996       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1997
1998     // X + 0 --> X
1999     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2000       if (RHSC->isNullValue())
2001         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2002     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2003       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2004                               (I.getType())->getValueAPF()))
2005         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2006     }
2007
2008     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2009       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2010       const APInt& Val = CI->getValue();
2011       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2012       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2013         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2014       
2015       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2016       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2017       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2018         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2019         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2020                                  KnownZero, KnownOne))
2021           return &I;
2022       }
2023
2024       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2025       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2026         if (CI->isAllOnesValue() &&
2027             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2028           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2029                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2030                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2031     }
2032
2033     if (isa<PHINode>(LHS))
2034       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2035         return NV;
2036     
2037     ConstantInt *XorRHS = 0;
2038     Value *XorLHS = 0;
2039     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2040         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2041       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2042       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2043       
2044       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2045       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2046       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2047       do {
2048         if (TySizeBits > Size) {
2049           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2050           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2051           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2052               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2053             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2054             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2055                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2056               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2057             break;
2058           }
2059         }
2060         Size >>= 1;
2061         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2062         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2063       } while (Size >= 1);
2064       
2065       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2066       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2067       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2068       // that the back ends can handle.
2069       const Type *MiddleType = 0;
2070       switch (Size) {
2071         default: break;
2072         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2073         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2074         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2075       }
2076       if (MiddleType) {
2077         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2078         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2079         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2080       }
2081     }
2082   }
2083
2084   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2085     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2086
2087   // X + X --> X << 1
2088   if (I.getType()->isInteger()) {
2089     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2090
2091     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2092       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2093         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2094           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2095     }
2096     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2097       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2098         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2099           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2100     }
2101   }
2102
2103   // -A + B  -->  B - A
2104   // -A + -B  -->  -(A + B)
2105   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2106     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2107       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2108         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2109         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2110         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2111       }
2112     }
2113     
2114     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2115   }
2116
2117   // A + -B  -->  A - B
2118   if (!isa<Constant>(RHS))
2119     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2120       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2121
2122
2123   ConstantInt *C2;
2124   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2125     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2126       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2127
2128     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2129     ConstantInt *C1;
2130     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2131       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2132   }
2133
2134   // X + X*C --> X * (C+1)
2135   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2136     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2137
2138   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2139   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2140     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2141   
2142
2143   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2144   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2145     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2146       return R;
2147   
2148   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2149   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2150     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2151     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2152     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2153     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2154     if (LHSKnownZero != 0) {
2155       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2156       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2157       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2158       
2159       // No bits in common -> bitwise or.
2160       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2161         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2162     }
2163   }
2164
2165   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2166   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2167     Value *W, *X, *Y, *Z;
2168     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2169         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2170       if (W != Y) {
2171         if (W == Z) {
2172           std::swap(Y, Z);
2173         } else if (Y == X) {
2174           std::swap(W, X);
2175         } else if (X == Z) {
2176           std::swap(Y, Z);
2177           std::swap(W, X);
2178         }
2179       }
2180
2181       if (W == Y) {
2182         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2183                                                             LHS->getName()), I);
2184         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2185       }
2186     }
2187   }
2188
2189   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2190     Value *X = 0;
2191     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2192       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2193
2194     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2195     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2196       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2197       if (Anded == CRHS) {
2198         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2199         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2200         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2201
2202         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2203         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2204
2205         // See if the and mask includes all of these bits.
2206         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2207
2208         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2209           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2210           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2211                                                             LHS->getName()), I);
2212           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2213         }
2214       }
2215     }
2216
2217     // Try to fold constant add into select arguments.
2218     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2219       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2220         return R;
2221   }
2222
2223   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2224   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2225   {
2226     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2227     Value *Other = RHS;
2228     if (!CI) {
2229       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2230       Other = LHS;
2231     }
2232     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2233         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2234          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2235         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2236       unsigned AS =
2237         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2238       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2239                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2240       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2241       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2242     }
2243   }
2244   
2245   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2246   {
2247     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2248     Value *Other = RHS;
2249     if (!SI) {
2250       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2251       Other = LHS;
2252     }
2253     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2254       Value *TV = SI->getTrueValue();
2255       Value *FV = SI->getFalseValue();
2256       Value *A, *N;
2257
2258       // Can we fold the add into the argument of the select?
2259       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2260       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2261           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2262         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2263       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2264           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2265         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2266     }
2267   }
2268   
2269   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2270   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2271     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2272       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2273
2274   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2275   // integer add followed by a sext.
2276   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2277     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2278     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2279       Constant *CI = 
2280         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2281       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2282           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2283           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2284         // Insert the new, smaller add.
2285         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2286                                                         CI, "addconv");
2287         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2288         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2289       }
2290     }
2291     
2292     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2293     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2294       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2295       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2296       // integer add will not overflow.
2297       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2298           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2299           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2300                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2301         // Insert the new integer add.
2302         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2303                                                         RHSConv->getOperand(0),
2304                                                         "addconv");
2305         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2306         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2307       }
2308     }
2309   }
2310   
2311   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2312   // integer add followed by a promotion.
2313   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2314     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2315     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2316     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2317     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2318     // instcombined.
2319     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2320       Constant *CI = 
2321       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2322       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2323           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2324           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2325         // Insert the new integer add.
2326         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2327                                                         CI, "addconv");
2328         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2329         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2330       }
2331     }
2332     
2333     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2334     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2335       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2336       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2337       // and if the integer add will not overflow.
2338       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2339           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2340           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2341                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2342         // Insert the new integer add.
2343         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2344                                                         RHSConv->getOperand(0),
2345                                                         "addconv");
2346         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2347         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2348       }
2349     }
2350   }
2351   
2352   return Changed ? &I : 0;
2353 }
2354
2355 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2356   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2357
2358   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2359       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2360     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2361
2362   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2363   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2364     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2365
2366   if (isa<UndefValue>(Op0))
2367     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2368   if (isa<UndefValue>(Op1))
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2370
2371   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2372     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2373     if (C->isAllOnesValue())
2374       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2375
2376     // C - ~X == X + (1+C)
2377     Value *X = 0;
2378     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2379       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2380
2381     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2382     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2383     if (C->isZero()) {
2384       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2385         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2386           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2387             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2388             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2389                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2390               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2391               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2392                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2393             }
2394           }
2395         }
2396         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2397           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2398             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2399             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2400                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2401               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2402               return BinaryOperator::CreateLShr(
2403                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2404             }
2405           }
2406         }
2407       }
2408     }
2409
2410     // Try to fold constant sub into select arguments.
2411     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2412       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2413         return R;
2414
2415     if (isa<PHINode>(Op0))
2416       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2417         return NV;
2418   }
2419
2420   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2421     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2422
2423   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2424     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2425         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2426       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2427         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2428       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2429         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2430       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2431         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2432           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2433           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2434                                            Op1I->getOperand(0));
2435       }
2436     }
2437
2438     if (Op1I->hasOneUse()) {
2439       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2440       // is not used by anyone else...
2441       //
2442       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2443           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2444         // Swap the two operands of the subexpr...
2445         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2446         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2447         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2448
2449         // Create the new top level add instruction...
2450         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2451       }
2452
2453       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2454       //
2455       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2456           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2457         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2458
2459         Value *NewNot =
2460           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2461         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2462       }
2463
2464       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2465       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2466         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2467           if (CSI->isZero())
2468             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2469               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2470                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2471
2472       // X - X*C --> X * (1-C)
2473       ConstantInt *C2 = 0;
2474       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2475         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2476         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2477       }
2478
2479       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2480       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2481         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2482           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2483               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2484             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2485               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2486             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2487               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2488           }
2489     }
2490   }
2491
2492   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2493     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2494       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2495         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2496           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2497         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2498           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2499       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2500         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2501           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2502       }
2503     }
2504
2505   ConstantInt *C1;
2506   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2507     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2508       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2509
2510     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2511     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2512       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2513   }
2514   return 0;
2515 }
2516
2517 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2518 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2519 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2520 /// signed.
2521 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2522                            bool &TrueIfSigned) {
2523   switch (pred) {
2524   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2525     TrueIfSigned = true;
2526     return RHS->isZero();
2527   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2528     TrueIfSigned = true;
2529     return RHS->isAllOnesValue();
2530   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2531     TrueIfSigned = false;
2532     return RHS->isAllOnesValue();
2533   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2534     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2535     TrueIfSigned = true;
2536     return RHS->getValue() ==
2537       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2538   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2539     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2540     TrueIfSigned = true;
2541     return RHS->getValue().isSignBit();
2542   default:
2543     return false;
2544   }
2545 }
2546
2547 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2548   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2549   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2550
2551   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2552     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2553
2554   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2555   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2556     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2557
2558       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2559       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2560         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2561           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2562             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2563                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2564
2565       if (CI->isZero())
2566         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2567       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2568         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2569       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2570         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2571
2572       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2573       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2574         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2575                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2576       }
2577     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2578       if (Op1F->isNullValue())
2579         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2580
2581       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2582       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2583       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2584         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2585     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2586       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2587         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2588       
2589       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2590       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2591         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2592           if (F->isExactlyValue(1.0))
2593             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2594     }
2595     
2596     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2597       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2598           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2599         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2600         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2601                                                      Op1, "tmp");
2602         InsertNewInstBefore(Add, I);
2603         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2604                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2605         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2606         
2607       }
2608
2609     // Try to fold constant mul into select arguments.
2610     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2611       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2612         return R;
2613
2614     if (isa<PHINode>(Op0))
2615       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2616         return NV;
2617   }
2618
2619   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2620     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2621       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2622
2623   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2624     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2625
2626   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2627   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2628   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2629   // formed.
2630   CastInst *BoolCast = 0;
2631   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2632     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2633       BoolCast = CI;
2634   if (!BoolCast)
2635     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2636       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2637         BoolCast = CI;
2638   if (BoolCast) {
2639     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2640       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2641       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2642       bool TIS = false;
2643       
2644       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2645       // multiply into a shift/and combination.
2646       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2647           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2648           TIS) {
2649         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2650         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2651                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2652         Value *V =
2653           InsertNewInstBefore(
2654             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2655                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2656                                             ".mask"), I);
2657
2658         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2659         // or truncate to the multiply type.
2660         if (I.getType() != V->getType()) {
2661           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2662           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2663           Instruction::CastOps opcode = 
2664             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2665              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2666           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2667         }
2668
2669         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2670         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2671       }
2672     }
2673   }
2674
2675   return Changed ? &I : 0;
2676 }
2677
2678 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2679 /// instruction.
2680 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2681   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2682   
2683   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2684   int NonNullOperand = -1;
2685   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2686     if (ST->isNullValue())
2687       NonNullOperand = 2;
2688   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2689   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2690     if (ST->isNullValue())
2691       NonNullOperand = 1;
2692   
2693   if (NonNullOperand == -1)
2694     return false;
2695   
2696   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2697   
2698   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2699   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2700   
2701   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2702   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2703   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2704   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2705   // propagate a known value of the condition into its other users.
2706   
2707   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2708   // early exit.
2709   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2710     return true;
2711   
2712   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2713   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2714   
2715   while (BBI != BBFront) {
2716     --BBI;
2717     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2718     // information from below it cannot be propagated above it.
2719     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2720       break;
2721     
2722     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2723     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2724          I != E; ++I) {
2725       if (*I == SI) {
2726         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2727         AddToWorkList(BBI);
2728       } else if (*I == SelectCond) {
2729         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2730                                    ConstantInt::getFalse();
2731         AddToWorkList(BBI);
2732       }
2733     }
2734     
2735     // If we past the instruction, quit looking for it.
2736     if (&*BBI == SI)
2737       SI = 0;
2738     if (&*BBI == SelectCond)
2739       SelectCond = 0;
2740     
2741     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2742     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2743       break;
2744     
2745   }
2746   return true;
2747 }
2748
2749
2750 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2751 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2752 /// used by the visitors to those instructions.
2753 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2754 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2755   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2756
2757   // undef / X -> 0        for integer.
2758   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2759   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2760     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2761       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2762     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2763   }
2764
2765   // X / undef -> undef
2766   if (isa<UndefValue>(Op1))
2767     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2768
2769   return 0;
2770 }
2771
2772 /// This function implements the transforms common to both integer division
2773 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2774 /// division instructions.
2775 /// @brief Common integer divide transforms
2776 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2777   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2778
2779   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2780   if (Op0 == Op1) {
2781     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2782       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2783       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2784       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2785     }
2786
2787     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2788     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2789   }
2790   
2791   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2792     return Common;
2793   
2794   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2795   // This does not apply for fdiv.
2796   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2797     return &I;
2798
2799   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2800     // div X, 1 == X
2801     if (RHS->equalsInt(1))
2802       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2803
2804     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2805     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2806       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2807         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2808           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2809             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2810           else 
2811             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2812                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2813         }
2814
2815     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2816       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2817         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2818           return R;
2819       if (isa<PHINode>(Op0))
2820         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2821           return NV;
2822     }
2823   }
2824
2825   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2826   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2827     if (LHS->equalsInt(0))
2828       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2829
2830   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2831   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2832     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2833
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2838   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2839
2840   // Handle the integer div common cases
2841   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2842     return Common;
2843
2844   // X udiv C^2 -> X >> C
2845   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2846   // if so, convert to a right shift.
2847   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2848     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2849       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2850                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2851   }
2852
2853   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2854   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2855     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2856         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2857       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2858       if (C1.isPowerOf2()) {
2859         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2860         const Type *NTy = N->getType();
2861         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2862           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2863           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2864         }
2865         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2866       }
2867     }
2868   }
2869   
2870   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2871   // where C1&C2 are powers of two.
2872   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2873     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2874       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2875         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2876         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2877           // Compute the shift amounts
2878           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2879           // Construct the "on true" case of the select
2880           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2881           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2882                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2883           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2884   
2885           // Construct the "on false" case of the select
2886           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2887           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2888                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2889           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2890
2891           // construct the select instruction and return it.
2892           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2893         }
2894       }
2895   return 0;
2896 }
2897
2898 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2899   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2900
2901   // Handle the integer div common cases
2902   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2903     return Common;
2904
2905   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2906     // sdiv X, -1 == -X
2907     if (RHS->isAllOnesValue())
2908       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2909
2910     // -X/C -> X/-C
2911     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2912       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2913   }
2914
2915   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2916   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2917   if (I.getType()->isInteger()) {
2918     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2919     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2920       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2921       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2922     }
2923   }      
2924   
2925   return 0;
2926 }
2927
2928 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2929   return commonDivTransforms(I);
2930 }
2931
2932 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2933 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2934 /// is used by the visitors to those instructions.
2935 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2936 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2937   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2938
2939   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2940   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2941     if (LHS->isNullValue())
2942       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2943
2944   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2945     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2946       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2947     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2948   }
2949   if (isa<UndefValue>(Op1))
2950     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2951
2952   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2953   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2954     return &I;
2955
2956   return 0;
2957 }
2958
2959 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2960 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2961 /// remainder instructions.
2962 /// @brief Common integer remainder transforms
2963 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2964   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2965
2966   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2967     return common;
2968
2969   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2970     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2971     if (RHS->equalsInt(0))
2972       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2973     
2974     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2975       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2976
2977     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2978       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2979         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2980           return R;
2981       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2982         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2983           return NV;
2984       }
2985
2986       // See if we can fold away this rem instruction.
2987       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2988       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2989       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2990                                KnownZero, KnownOne))
2991         return &I;
2992     }
2993   }
2994
2995   return 0;
2996 }
2997
2998 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2999   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3000
3001   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3002     return common;
3003   
3004   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3005     // X urem C^2 -> X and C
3006     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3007     // if so, convert to a bitwise and.
3008     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3009       if (C->getValue().isPowerOf2())
3010         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3011   }
3012
3013   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3014     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3015     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3016         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3017       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3018         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3019         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3020                                                                    "tmp"), I);
3021         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3022       }
3023     }
3024   }
3025
3026   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3027   // where C1&C2 are powers of two.
3028   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3029     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3030       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3031         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3032         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3033             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3034           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3035             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3036           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3037             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3038           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3039         }
3040       }
3041   }
3042   
3043   return 0;
3044 }
3045
3046 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3047   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3048
3049   // Handle the integer rem common cases
3050   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3051     return common;
3052   
3053   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3054     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3055         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3056          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3057       // X % -Y -> X % Y
3058       AddUsesToWorkList(I);
3059       I.setOperand(1, RHSNeg);
3060       return &I;
3061     }
3062
3063   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3064   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3065   if (I.getType()->isInteger()) {
3066     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3067     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3068       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3069       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3070     }
3071   }
3072
3073   return 0;
3074 }
3075
3076 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3077   return commonRemTransforms(I);
3078 }
3079
3080 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3081 // constant.
3082 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3083   return CI->getValue().isPowerOf2();
3084 }
3085
3086 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3087 // This is the same as lowones(~X).
3088 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3089   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3090 }
3091
3092 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3093 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3094 ///
3095 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3096 ///
3097 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3098 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3099 ///
3100 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3101 ///   0  A > B
3102 ///   1  A == B
3103 ///   2  A < B
3104 ///
3105 /// <=>  Value  Definition
3106 /// 000     0   Always false
3107 /// 001     1   A >  B
3108 /// 010     2   A == B
3109 /// 011     3   A >= B
3110 /// 100     4   A <  B
3111 /// 101     5   A != B
3112 /// 110     6   A <= B
3113 /// 111     7   Always true
3114 ///  
3115 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3116   switch (ICI->getPredicate()) {
3117     // False -> 0
3118   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3119   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3120   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3121   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3122   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3123   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3124   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3125   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3126   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3127   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3128     // True -> 7
3129   default:
3130     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3131     return 0;
3132   }
3133 }
3134
3135 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3136 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3137 /// predicate by reference.
3138 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3139   isOrdered = false;
3140   switch (CC) {
3141   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3142   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3143   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3144   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3145   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3146   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3147   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3148   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3149   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3150   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3151   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3152   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3153   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3154   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3155     // True -> 7
3156   default:
3157     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3158     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3159     return 0;
3160   }
3161 }
3162
3163 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3164 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3165 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3166 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3167 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3168   switch (code) {
3169   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3170   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3171   case  1: 
3172     if (sign)
3173       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3174     else
3175       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3176   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3177   case  3: 
3178     if (sign)
3179       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3180     else
3181       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3182   case  4: 
3183     if (sign)
3184       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3185     else
3186       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3187   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3188   case  6: 
3189     if (sign)
3190       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3191     else
3192       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3193   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3194   }
3195 }
3196
3197 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3198 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3199 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3200 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3201                            Value *LHS, Value *RHS) {
3202   switch (code) {
3203   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3204   case  0:
3205     if (isordered)
3206       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3207     else
3208       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3209   case  1: 
3210     if (isordered)
3211       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3212     else
3213       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3214   case  2: 
3215     if (isordered)
3216       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3217     else
3218       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3219   case  3: 
3220     if (isordered)
3221       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3222     else
3223       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3224   case  4: 
3225     if (isordered)
3226       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3227     else
3228       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3229   case  5: 
3230     if (isordered)
3231       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3232     else
3233       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3234   case  6: 
3235     if (isordered)
3236       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3237     else
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3239   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3240   }
3241 }
3242
3243
3244 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3245   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3246     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3247      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3248     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3249      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
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 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3557   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3558   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3559
3560   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3561     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3562
3563   // and X, X = X
3564   if (Op0 == Op1)
3565     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3566
3567   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3568   // purpose is to compute bits we don't care about.
3569   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3570     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3571     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3572     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3573                              KnownZero, KnownOne))
3574       return &I;
3575   } else {
3576     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3577       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3578         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3579     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3580       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3581     }
3582   }
3583   
3584   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3585     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3586     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3587
3588     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3589     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3590       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3591       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3592       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3593       switch (Op0I->getOpcode()) {
3594       case Instruction::Xor:
3595       case Instruction::Or:
3596         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3597         if (Op0I->hasOneUse()) {
3598           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3599             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3600             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3601                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3602             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3603             return BinaryOperator::Create(
3604                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3605           }
3606           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3607               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3608             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3609             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3610                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3611             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3612             return BinaryOperator::Create(
3613                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3614           }
3615         }
3616
3617         break;
3618       case Instruction::Add:
3619         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3620         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3621         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3622         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3623           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3624         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3625           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3626         break;
3627
3628       case Instruction::Sub:
3629         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3630         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3631         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3632         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3633           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3634
3635         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3636         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3637         if (Op0I->hasOneUse()) {
3638           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3639           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3640           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3641
3642           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3643           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3644               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3645             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3646             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3647             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3648           }
3649         }
3650         break;
3651
3652       case Instruction::Shl:
3653       case Instruction::LShr:
3654         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3655         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3656         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3657           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3658                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3659           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3660           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3661         }
3662         break;
3663       }
3664
3665       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3666         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3667           return Res;
3668     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3669       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3670       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3671       // frequently occurs for bitfield accesses.
3672       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3673         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3674             CastOp->getNumOperands() == 2)
3675           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3676             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3677               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3678               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3679               // This will fold the two constants together, which may allow 
3680               // other simplifications.
3681               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3682                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3683                 CastOp->getName()+".shrunk");
3684               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3685               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3686               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3687               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3688               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3689             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3690               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3691               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3692               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3693               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3694                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3695             }
3696           }
3697       }
3698     }
3699
3700     // Try to fold constant and into select arguments.
3701     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3702       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3703         return R;
3704     if (isa<PHINode>(Op0))
3705       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3706         return NV;
3707   }
3708
3709   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3710   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3711
3712   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3713     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3714
3715   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3716   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3717     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3718                                                I.getName()+".demorgan");
3719     InsertNewInstBefore(Or, I);
3720     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3721   }
3722   
3723   {
3724     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3725     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3726       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3727         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3728     
3729       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3730       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3731         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3732           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3733       }
3734     }
3735     
3736     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3737       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3738         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3739
3740       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3741       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3742         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3743           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3744       }
3745     }
3746     
3747     if (Op0->hasOneUse() &&
3748         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3749       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3750         I.swapOperands();     // Simplify below
3751         std::swap(Op0, Op1);
3752       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3753         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3754         I.swapOperands();     // Simplify below
3755         std::swap(Op0, Op1);
3756       }
3757     }
3758     if (Op1->hasOneUse() &&
3759         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3760       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3761         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3762         std::swap(A, B);
3763       }
3764       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3765         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3766         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3767         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3768       }
3769     }
3770   }
3771   
3772   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3773     // where C is a power of 2
3774     Value *A, *B;
3775     ConstantInt *C1, *C2;
3776     ICmpInst::Predicate LHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3777     ICmpInst::Predicate RHSCC = ICmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
3778     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3779                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3780       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3781           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3782         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3783         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3784         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3785       }
3786   }
3787   
3788   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3789     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3790     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3791       return R;
3792
3793     Value *LHSVal, *RHSVal;
3794     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3795     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3796     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3797       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3798         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3799             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3800             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3801             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3802             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3803             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3804             
3805             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3806             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3807              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3808                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3809           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3810           ICmpInst::Predicate GT;
3811           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3812               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3813                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3814             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3815           else
3816             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3817           
3818           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3819           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3820           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3821             std::swap(LHS, RHS);
3822             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3823             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3824           }
3825
3826           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3827           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3828           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3829           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3830           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3831           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3832           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3833
3834           switch (LHSCC) {
3835           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3836           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3837             switch (RHSCC) {
3838             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3839             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3840             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3841             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3842               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3843             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3844             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3845             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3846               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3847             }
3848           case ICmpInst::ICMP_NE:
3849             switch (RHSCC) {
3850             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3851             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3852               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3853                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3854               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3855             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3856               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3857                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3858               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3859             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3860             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3861             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3862               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3863             case ICmpInst::ICMP_NE:
3864               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3865                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3866                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3867                                                       LHSVal->getName()+".off");
3868                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3869                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3870                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3871               }
3872               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3873             }
3874             break;
3875           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3876             switch (RHSCC) {
3877             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3878             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3879             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3880               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3881             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3882               break;
3883             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3884             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3885               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3886             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3887               break;
3888             }
3889             break;
3890           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3891             switch (RHSCC) {
3892             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3893             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3894             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3895               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3896             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3897               break;
3898             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3899             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3900               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3901             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3902               break;
3903             }
3904             break;
3905           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3906             switch (RHSCC) {
3907             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3908             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3909             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3910               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3911             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3912               break;
3913             case ICmpInst::ICMP_NE:
3914               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3915                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3916               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3917             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3918               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3919                                      true, I);
3920             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3921               break;
3922             }
3923             break;
3924           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3925             switch (RHSCC) {
3926             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3927             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3928             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3929               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3930             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3931               break;
3932             case ICmpInst::ICMP_NE:
3933               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3934                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3935               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3936             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3937               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3938                                      true, I);
3939             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3940               break;
3941             }
3942             break;
3943           }
3944         }
3945   }
3946
3947   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3948   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3949     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3950       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3951         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3952         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3953             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3954             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3955                               I.getType(), TD) &&
3956             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3957                               I.getType(), TD)) {
3958           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3959                                                          Op1C->getOperand(0),
3960                                                          I.getName());
3961           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3962           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3963         }
3964       }
3965     
3966   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3967   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3968     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3969       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3970           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3971           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3972         Instruction *NewOp =
3973           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3974                                                         SI1->getOperand(0),
3975                                                         SI0->getName()), I);
3976         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3977                                       SI1->getOperand(1));
3978       }
3979   }
3980
3981   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3982   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3983     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3984       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3985           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3986         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3987         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3988           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3989             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3990             // false.
3991             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3992               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3993             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3994                                 RHS->getOperand(0));
3995           }
3996       } else {
3997         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
3998         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
3999         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4000             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4001           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4002             // Swap RHS operands to match LHS.
4003             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4004             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4005           }
4006           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4007             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4008             if (Op0CC == Op1CC)
4009               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4010             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4011                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4012               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4013             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4014               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4015             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4016               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4017             bool Op0Ordered;
4018             bool Op1Ordered;
4019             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4020             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4021             if (Op1Pred == 0) {
4022               std::swap(Op0, Op1);
4023               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4024               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4025             }
4026             if (Op0Pred == 0) {
4027               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4028               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4029               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4030                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4031               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4032               // uno && ord -> false
4033               if (!Op0Ordered)
4034                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4035               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4036               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4037                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4038             }
4039           }
4040         }
4041       }
4042     }
4043   }
4044
4045   return Changed ? &I : 0;
4046 }
4047
4048 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4049 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4050 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4051 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4052 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4053 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4054 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4055 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4056 /// match.
4057 ///
4058 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4059 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4060 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4061 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4062 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4063 /// byte of ByteValues is actually being set.
4064 ///
4065 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4066 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4067 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4068 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4069 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4070 ///
4071 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4072                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4073   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4074     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4075     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4076       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4077                                ByteValues) ||
4078              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4079                                ByteValues);
4080     }
4081   
4082     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4083     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4084     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4085       unsigned ShAmt = 
4086         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4087       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4088       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4089         return true;
4090
4091       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4092       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4093         // X << 2 -> collect(X, +2)
4094         OverallLeftShift += ByteShift;
4095         ByteMask >>= ByteShift;
4096       } else {
4097         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4098         OverallLeftShift -= ByteShift;
4099         ByteMask <<= ByteShift;
4100         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4101       }
4102
4103       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4104       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4105
4106       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4107                                ByteValues);
4108     }
4109
4110     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4111     // corresponding bytes in ByteMask.
4112     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4113         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4114       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4115       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4116       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4117       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4118       
4119       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4120         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4121         // the and mask is.
4122         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4123           continue;
4124         
4125         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4126         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4127         if (MaskB == 0) {
4128           ByteMask &= ~(1U << i);
4129           continue;
4130         }
4131         
4132         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4133         if (MaskB != Byte)
4134           return true;
4135
4136         // Otherwise, this byte is kept.
4137       }
4138
4139       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4140                                ByteValues);
4141     }
4142   }
4143   
4144   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4145   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4146   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4147   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4148   // their ultimate destination.
4149   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4150   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4151   
4152   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4153   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4154   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4155   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4156   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4157   // low part, it must be shifted left.
4158   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4159   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4160     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4161       return true;
4162   } else {
4163     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4164       return true;
4165   }
4166   
4167   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4168   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4169   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4170     return true;
4171   ByteValues[DestByteNo] = V;
4172   return false;
4173 }
4174
4175 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4176 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4177 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4178   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4179   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4180       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4181       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4182     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4183   
4184   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4185   /// defines each byte.
4186   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4187   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4188     
4189   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4190   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4191   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4192     return 0;
4193   
4194   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4195   Value *V = ByteValues[0];
4196   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4197   
4198   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4199   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4200     if (ByteValues[i] != V)
4201       return 0;
4202   const Type *Tys[] = { ITy };
4203   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4204   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4205   return CallInst::Create(F, V);
4206 }
4207
4208 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4209 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4210 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4211 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4212                                          Value *C, Value *D) {
4213   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4214   Value *Cond = 0, *Cond2 = 0;
4215   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4216     return 0;
4217
4218   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4219   if (match(D, m_SelectCst(m_Value(Cond2), 0, -1)) && Cond2 == Cond)
4220     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4221   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Value(Cond2), -1, 0))) && Cond2 == Cond)
4222     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4223   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4224   if (match(B, m_SelectCst(m_Value(Cond2), 0, -1)) && Cond2 == Cond)
4225     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4226   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Value(Cond2), -1, 0))) && Cond2 == Cond)
4227     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4228   return 0;
4229 }
4230
4231 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4232   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4233   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4234
4235   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4236     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4237
4238   // or X, X = X
4239   if (Op0 == Op1)
4240     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4241
4242   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4243   // purpose is to compute bits we don't care about.
4244   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4245     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4246     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4247     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4248                              KnownZero, KnownOne))
4249       return &I;
4250   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4251     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4252   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4253     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4254       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4255   }
4256     
4257
4258   
4259   // or X, -1 == -1
4260   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4261     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4262     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4263     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4264       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4265       InsertNewInstBefore(Or, I);
4266       Or->takeName(Op0);
4267       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4268                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4269     }
4270
4271     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4272     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4273       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4274       InsertNewInstBefore(Or, I);
4275       Or->takeName(Op0);
4276       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4277                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4278     }
4279
4280     // Try to fold constant and into select arguments.
4281     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4282       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4283         return R;
4284     if (isa<PHINode>(Op0))
4285       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4286         return NV;
4287   }
4288
4289   Value *A = 0, *B = 0;
4290   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4291
4292   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4293     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4294       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4295   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4296     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4297       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4298
4299   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4300   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4301   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4302       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4303       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4304        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4305     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4306       return BSwap;
4307   }
4308   
4309   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4310   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4311       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4312     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4313     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4314     NOr->takeName(Op0);
4315     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4316   }
4317
4318   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4319   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4320       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4321     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4322     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4323     NOr->takeName(Op0);
4324     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4325   }
4326
4327   // (A & C)|(B & D)
4328   Value *C = 0, *D = 0;
4329   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4330       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4331     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4332     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4333     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4334     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4335       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4336       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4337       // replace with V+N.
4338       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4339         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4340             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4341           // Add commutes, try both ways.
4342           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4343             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4344           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4345             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4346         }
4347         // Or commutes, try both ways.
4348         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4349             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4350           // Add commutes, try both ways.
4351           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4352             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4353           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4354             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4355         }
4356       }
4357       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4358     }
4359     
4360     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4361     // terms for V1 & (V2|V3).
4362     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4363       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4364         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4365       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4366         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4367       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4368         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4369       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4370         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4371       
4372       if (V1) {
4373         Value *Or =
4374           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4375         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4376       }
4377     }
4378
4379     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4380     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4381       return Match;
4382     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4383       return Match;
4384     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4385       return Match;
4386     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4387       return Match;
4388   }
4389   
4390   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4391   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4392     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4393       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4394           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4395           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4396         Instruction *NewOp =
4397         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4398                                                      SI1->getOperand(0),
4399                                                      SI0->getName()), I);
4400         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4401                                       SI1->getOperand(1));
4402       }
4403   }
4404
4405   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4406     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4407       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4408   } else {
4409     A = 0;
4410   }
4411   // Note, A is still live here!
4412   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4413     if (Op0 == B)
4414       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4415
4416     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4417     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4418       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4419                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4420       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4421     }
4422   }
4423
4424   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4425   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4426     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4427       return R;
4428
4429     Value *LHSVal, *RHSVal;
4430     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4431     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4432     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4433       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4434         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4435             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4436             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4437             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4438             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4439             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4440             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4441             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4442           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4443           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4444           bool NeedsSwap;
4445           if (ICmpInst::isEquality(LHSCC) ? ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)
4446                                           : ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4447             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4448           else
4449             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4450             
4451           if (NeedsSwap) {
4452             std::swap(LHS, RHS);
4453             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4454             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4455           }
4456
4457           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4458           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4459           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4460           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4461           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4462           // equal.
4463           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4464
4465           switch (LHSCC) {
4466           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4467           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4468             switch (RHSCC) {
4469             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4470             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4471               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4472                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4473                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4474                                                       LHSVal->getName()+".off");
4475                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4476                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4477                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4478               }
4479               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4480             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4481             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4482               break;
4483             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4484             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4485             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4486               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4487             }
4488             break;
4489           case ICmpInst::ICMP_NE:
4490             switch (RHSCC) {
4491             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4492             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4493             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4494             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4495               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4496             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4497             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4498             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4499               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4500             }
4501             break;
4502           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4503             switch (RHSCC) {
4504             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4505             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4506               break;
4507             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4508               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4509               // this can cause overflow.
4510               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4511                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4512               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4513                                      false, I);
4514             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4515               break;
4516             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4517             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4518               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4519             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4520               break;
4521             }
4522             break;
4523           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4524             switch (RHSCC) {
4525             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4526             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4527               break;
4528             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4529               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4530               // this can cause overflow.
4531               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4532                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4533               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4534                                      false, I);
4535             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4536               break;
4537             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4538             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4539               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4540             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4541               break;
4542             }
4543             break;
4544           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4545             switch (RHSCC) {
4546             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4547             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4548             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4549               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4550             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4551               break;
4552             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4553             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4554               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4555             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4556               break;
4557             }
4558             break;
4559           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4560             switch (RHSCC) {
4561             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4562             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4563             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4564               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4565             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4566               break;
4567             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4568             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4569               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4570             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4571               break;
4572             }
4573             break;
4574           }
4575         }
4576   }
4577     
4578   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4579   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4580     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4581       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4582         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4583             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4584           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4585           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4586               // Only do this if the casts both really cause code to be
4587               // generated.
4588               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4589                                 I.getType(), TD) &&
4590               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4591                                 I.getType(), TD)) {
4592             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4593                                                           Op1C->getOperand(0),
4594                                                           I.getName());
4595             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4596             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4597           }
4598         }
4599       }
4600   }
4601   
4602     
4603   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4604   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4605     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4606       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4607           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4608           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4609         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4610           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4611             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4612             // true.
4613             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4614               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4615             
4616             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4617             // rest.
4618             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4619                                 RHS->getOperand(0));
4620           }
4621       } else {
4622         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4623         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4624         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4625             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4626           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4627             // Swap RHS operands to match LHS.
4628             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4629             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4630           }
4631           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4632             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4633             if (Op0CC == Op1CC)
4634               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4635             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4636                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4637               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4638             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4639               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4640             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4641               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4642             bool Op0Ordered;
4643             bool Op1Ordered;
4644             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4645             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4646             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4647               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4648               // or'ed predicates.
4649               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4650                                        Op0LHS, Op0RHS);
4651               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4652                 return I;
4653               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4654               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4655             }
4656           }
4657         }
4658       }
4659     }
4660   }
4661
4662   return Changed ? &I : 0;
4663 }
4664
4665 namespace {
4666
4667 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4668 struct XorSelf {
4669   Value *RHS;
4670   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4671   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4672   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4673     return &Xor;
4674   }
4675 };
4676
4677 }
4678
4679 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4680   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4681   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4682
4683   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4684     if (isa<UndefValue>(Op0))
4685       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4686       // idiom (misuse).
4687       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4688     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4689   }
4690
4691   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4692   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4693     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4694     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4695   }
4696   
4697   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4698   // purpose is to compute bits we don't care about.
4699   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4700     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4701     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4702     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4703                              KnownZero, KnownOne))
4704       return &I;
4705   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4706     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4707   }
4708
4709   // Is this a ~ operation?
4710   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4711     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4712     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4713     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4714       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4715           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4716         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4717         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4718           Instruction *NotY =
4719             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4720                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4721           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4722           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4723             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4724           else
4725             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4726         }
4727       }
4728     }
4729   }
4730   
4731   
4732   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4733     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4734     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4735       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4736         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4737                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4738
4739       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4740         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4741                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4742     }
4743
4744     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4745     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4746       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4747         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4748           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4749           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4750             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4751                                              Op0C->getDestTy())) {
4752               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4753                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4754                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4755               NewCI->takeName(CI);
4756               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4757             }
4758           }
4759         }
4760       }
4761     }
4762
4763     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4764       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4765       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4766         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4767           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4768           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4769                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4770           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4771         }
4772           
4773       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4774         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4775           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4776           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4777             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4778             return BinaryOperator::CreateSub(
4779                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4780                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4781                                           Op0I->getOperand(0));
4782           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4783             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4784             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4785             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4786
4787           }
4788         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4789           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4790           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4791             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4792             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4793             // NewRHS.
4794             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4795             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4796                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4797             AddToWorkList(Op0I);
4798             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4799             I.setOperand(1, NewRHS);
4800             return &I;
4801           }
4802         }
4803       }
4804     }
4805
4806     // Try to fold constant and into select arguments.
4807     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4808       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4809         return R;
4810     if (isa<PHINode>(Op0))
4811       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4812         return NV;
4813   }
4814
4815   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4816     if (X == Op1)
4817       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4818
4819   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4820     if (X == Op0)
4821       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4822
4823   
4824   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4825   if (Op1I) {
4826     Value *A, *B;
4827     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4828       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4829         Op1I->swapOperands();
4830         I.swapOperands();
4831         std::swap(Op0, Op1);
4832       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4833         I.swapOperands();     // Simplified below.
4834         std::swap(Op0, Op1);
4835       }
4836     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4837       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4838         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4839       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4840         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4841     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4842       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4843         Op1I->swapOperands();
4844         std::swap(A, B);
4845       }
4846       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4847         I.swapOperands();     // Simplified below.
4848         std::swap(Op0, Op1);
4849       }
4850     }
4851   }
4852   
4853   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4854   if (Op0I) {
4855     Value *A, *B;
4856     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4857       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4858         std::swap(A, B);
4859       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4860         Instruction *NotB =
4861           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4862         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4863       }
4864     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4865       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4866         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4867       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4868         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4869     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4870       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4871         std::swap(A, B);
4872       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4873           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4874         Instruction *N =
4875           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4876         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4877       }
4878     }
4879   }
4880   
4881   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4882   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4883       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4884       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4885       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4886     Instruction *NewOp =
4887       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4888                                                     Op1I->getOperand(0),
4889                                                     Op0I->getName()), I);
4890     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4891                                   Op1I->getOperand(1));
4892   }
4893     
4894   if (Op0I && Op1I) {
4895     Value *A, *B, *C, *D;
4896     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4897     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4898         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4899       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4900         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4901     }
4902     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4903     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4904         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4905       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4906         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4907     }
4908     
4909     // (A & B)^(C & D)
4910     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4911         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4912         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4913       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4914       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4915       if (A == C)
4916         X = A, Y = B, Z = D;
4917       else if (A == D)
4918         X = A, Y = B, Z = C;
4919       else if (B == C)
4920         X = B, Y = A, Z = D;
4921       else if (B == D)
4922         X = B, Y = A, Z = C;
4923       
4924       if (X) {
4925         Instruction *NewOp =
4926         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4927         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4928       }
4929     }
4930   }
4931     
4932   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4933   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4934     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4935       return R;
4936
4937   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4938   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4939     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4940       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4941         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4942         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4943             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4944             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4945                               I.getType(), TD) &&
4946             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4947                               I.getType(), TD)) {
4948           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4949                                                          Op1C->getOperand(0),
4950                                                          I.getName());
4951           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4952           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4953         }
4954       }
4955   }
4956
4957   return Changed ? &I : 0;
4958 }
4959
4960 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4961 /// overflowed for this type.
4962 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4963                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4964   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4965
4966   if (IsSigned)
4967     if (In2->getValue().isNegative())
4968       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4969     else
4970       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4971   else
4972     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4973 }
4974
4975 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
4976 /// overflowed for this type.
4977 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4978                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4979   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
4980
4981   if (IsSigned)
4982     if (In2->getValue().isNegative())
4983       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4984     else
4985       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4986   else
4987     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
4988 }
4989
4990 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4991 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4992 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4993 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4994   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4995   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4996   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4997   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4998
4999   // Build a mask for high order bits.
5000   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5001   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5002
5003   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5004        ++i, ++GTI) {
5005     Value *Op = *i;
5006     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5007     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5008       if (OpC->isZero()) continue;
5009       
5010       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5011       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5012         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5013         
5014         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5015           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5016         else
5017           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5018                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5019                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5020                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5021         continue;
5022       }
5023       
5024       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5025       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5026       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5027       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5028         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5029       else {
5030         // Emit an add instruction.
5031         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5032            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5033                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5034       }
5035       continue;
5036     }
5037     // Convert to correct type.
5038     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5039       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5040         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5041       else
5042         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5043                                                  Op->getName()+".c"), I);
5044     }
5045     if (Size != 1) {
5046       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5047       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5048         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5049       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5050         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5051                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5052     }
5053
5054     // Emit an add instruction.
5055     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5056       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5057                                     cast<Constant>(Result));
5058     else
5059       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5060                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5061   }
5062   return Result;
5063 }
5064
5065
5066 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5067 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5068 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5069 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5070 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5071 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5072 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5073 ///
5074 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5075 /// 
5076 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5077                                           InstCombiner &IC) {
5078   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5079   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5080
5081   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5082   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5083   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5084   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5085   // because the expression will cross zero at the same point.
5086   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5087   int64_t Offset = 0;
5088   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5089     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5090       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5091       if (CI->isZero()) continue;
5092
5093       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5094       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5095         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5096       } else {
5097         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5098         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5099       }
5100     } else {
5101       // Found our variable index.
5102       break;
5103     }
5104   }
5105   
5106   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5107   // evaluate it the general way.
5108   if (i == e) return 0;
5109   
5110   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5111   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5112   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5113   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5114   
5115   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5116   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5117     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5118     if (!CI) return 0;
5119    
5120     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5121     if (CI->isZero()) continue;
5122     
5123     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5124     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5125       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5126     } else {
5127       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5128       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5129     }
5130   }
5131   
5132   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5133   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5134   // the index.
5135   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5136   if (Offset == 0) {
5137     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5138     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5139     // computation crosses zero.
5140     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5141       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5142                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5143     return VariableIdx;
5144   }
5145   
5146   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5147   // the pointer size, so get it.
5148   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5149   
5150   Offset &= PtrSizeMask;
5151   VariableScale &= PtrSizeMask;
5152
5153   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5154   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5155   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5156   // multiple of the variable scale.
5157   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5158   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5159     return 0;
5160
5161   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5162   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5163   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5164     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5165                                               true /*SExt*/, 
5166                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5167   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5168   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5169 }
5170
5171
5172 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5173 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5174 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5175                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5176                                        Instruction &I) {
5177   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5178
5179   // Look through bitcasts.
5180   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5181     RHS = BCI->getOperand(0);
5182
5183   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5184   if (PtrBase == RHS) {
5185     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5186     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5187     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5188     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5189     
5190     // If not, synthesize the offset the hard way.
5191     if (Offset == 0)
5192       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5193     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5194                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5195   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5196     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5197     // compare the base pointer.
5198     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5199       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5200       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5201                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5202       if (IndicesTheSame)
5203         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5204           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5205             IndicesTheSame = false;
5206             break;
5207           }
5208
5209       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5210       if (IndicesTheSame)
5211         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5212                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5213
5214       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5215       // different, bail out.
5216       return 0;
5217     }
5218
5219     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5220     bool AllZeros = true;
5221     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5222       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5223           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5224         AllZeros = false;
5225         break;
5226       }
5227     if (AllZeros)
5228       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5229                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5230
5231     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5232     AllZeros = true;
5233     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5234       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5235           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5236         AllZeros = false;
5237         break;
5238       }
5239     if (AllZeros)
5240       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5241
5242     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5243       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5244       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5245       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5246       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5247         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5248           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5249                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5250             // Irreconcilable differences.
5251             NumDifferences = 2;
5252             break;
5253           } else {
5254             if (NumDifferences++) break;
5255             DiffOperand = i;
5256           }
5257         }
5258
5259       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5260         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5261                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5262                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5263
5264       else if (NumDifferences == 1) {
5265         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5266         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5267         // Make sure we do a signed comparison here.
5268         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5269       }
5270     }
5271
5272     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5273     // the result to fold to a constant!
5274     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5275         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5276       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5277       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5278       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5279       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5280     }
5281   }
5282   return 0;
5283 }
5284
5285 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5286 ///
5287 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5288                                                 Instruction *LHSI,
5289                                                 Constant *RHSC) {
5290   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5291   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5292   
5293   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5294   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5295   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5296   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5297   
5298   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5299   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5300   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5301   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5302   
5303   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5304   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5305   if (LHSUnsigned)
5306     ++InputSize;
5307   
5308   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5309   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5310     return 0;
5311   
5312   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5313   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5314   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5315   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5316   
5317   ICmpInst::Predicate Pred;
5318   switch (I.getPredicate()) {
5319   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5320   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5321   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5322     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5323     break;
5324   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5325   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5326     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5327     break;
5328   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5329   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5330     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5331     break;
5332   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5333   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5334     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5335     break;
5336   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5337   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5338     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5339     break;
5340   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5341   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5342     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5343     break;
5344   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5345     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5346   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5347     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5348   }
5349   
5350   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5351   
5352   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5353   
5354   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5355   // comparing an i8 to 300.0.
5356   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5357   
5358   if (!LHSUnsigned) {
5359     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5360     // and large values.
5361     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5362     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5363                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5364     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5365       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5366           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5367         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5368       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5369     }
5370   } else {
5371     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5372     // +INF and large values.
5373     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5374     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5375                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5376     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5377       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5378           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5379         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5380       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5381     }
5382   }
5383   
5384   if (!LHSUnsigned) {
5385     // See if the RHS value is < SignedMin.
5386     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5387     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5388                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5389     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5390       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5391           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5392         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5393       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5394     }
5395   }
5396
5397   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5398   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5399   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5400   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5401   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5402   if (!RHS.isZero() &&
5403       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5404     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5405     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5406     // at this point.
5407     switch (Pred) {
5408     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5409     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5410       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5411     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5412       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5413     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5414       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5415       // (float)int <= -4.4  --> false
5416       if (RHS.isNegative())
5417         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5418       break;
5419     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5420       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5421       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5422       if (RHS.isNegative())
5423         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5424       break;
5425     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5426       // (float)int < -4.4   --> false
5427       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5428       if (RHS.isNegative())
5429         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5430       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5431       break;
5432     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5433       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5434       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5435       if (!RHS.isNegative())
5436         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5437       break;
5438     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5439       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5440       // (float)int > -4.4   --> true
5441       if (RHS.isNegative())
5442         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5443       break;
5444     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5445       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5446       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5447       if (RHS.isNegative())
5448         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5449       break;
5450     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5451       // (float)int >= -4.4   --> true
5452       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5453       if (!RHS.isNegative())
5454         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5455       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5456       break;
5457     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5458       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5459       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5460       if (!RHS.isNegative())
5461         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5462       break;
5463     }
5464   }
5465
5466   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5467   // comparison.
5468   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5469 }
5470
5471 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5472   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5473   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5474
5475   // Fold trivial predicates.
5476   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5477     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5478   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5479     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5480   
5481   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5482   if (Op0 == Op1) {
5483     switch (I.getPredicate()) {
5484     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5485     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5486     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5487     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5488       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5489     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5490     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5491     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5492       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5493       
5494     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5495     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5496     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5497     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5498       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5499       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5500       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5501       return &I;
5502       
5503     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5504     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5505     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5506     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5507       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5508       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5509       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5510       return &I;
5511     }
5512   }
5513     
5514   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5515     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5516
5517   // Handle fcmp with constant RHS
5518   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5519     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5520     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5521       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5522         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5523           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5524         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5525                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5526         // True if unordered.
5527         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5528       }
5529     }
5530     
5531     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5532       switch (LHSI->getOpcode()) {
5533       case Instruction::PHI:
5534         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5535         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5536         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5537         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5538           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5539             return NV;
5540         break;
5541       case Instruction::SIToFP:
5542       case Instruction::UIToFP:
5543         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5544           return NV;
5545         break;
5546       case Instruction::Select:
5547         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5548         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5549         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5550         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5551         if (LHSI->hasOneUse()) {
5552           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5553             // Fold the known value into the constant operand.
5554             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5555             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5556             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5557                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5558                                                       I.getName()), I);
5559           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5560             // Fold the known value into the constant operand.
5561             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5562             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5563             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5564                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5565                                                       I.getName()), I);
5566           }
5567         }
5568
5569         if (Op1)
5570           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5571         break;
5572       }
5573   }
5574
5575   return Changed ? &I : 0;
5576 }
5577
5578 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5579   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5580   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5581   const Type *Ty = Op0->getType();
5582
5583   // icmp X, X
5584   if (Op0 == Op1)
5585     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5586                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5587
5588   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5589     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5590   
5591   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5592   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5593   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5594        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5595       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5596        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5597     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5598                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5599
5600   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5601   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5602     switch (I.getPredicate()) {
5603     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5604     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5605       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5606       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5607       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5608     }
5609     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5610       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5611
5612     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5613       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5614       // FALL THROUGH
5615     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5616       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5617       InsertNewInstBefore(Not, I);
5618       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5619     }
5620     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5621       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5622       // FALL THROUGH
5623     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5624       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5625       InsertNewInstBefore(Not, I);
5626       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5627     }
5628     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5629       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5630       // FALL THROUGH
5631     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5632       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5633       InsertNewInstBefore(Not, I);
5634       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5635     }
5636     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5637       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5638       // FALL THROUGH
5639     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5640       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5641       InsertNewInstBefore(Not, I);
5642       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5643     }
5644     }
5645   }
5646
5647   // See if we are doing a comparison with a constant.
5648   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5649     Value *A, *B;
5650     
5651     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5652     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5653         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5654       // (icmp cond A B) if cond is equality
5655       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5656     }
5657     
5658     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5659     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5660     // them being folded in the code below.
5661     switch (I.getPredicate()) {
5662     default: break;
5663     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5664       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5665         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5666       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5667     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5668       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5669         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5670       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5671     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5672       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5673         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5674       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5675     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5676       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5677         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5678       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5679     }
5680     
5681     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5682     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5683     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5684     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5685     
5686     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5687     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5688     bool UnusedBit;
5689     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5690     
5691     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5692                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5693                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5694                              KnownZero, KnownOne, 0))
5695       return &I;
5696         
5697     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5698     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5699     // EQ and NE we use unsigned values.
5700     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5701     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5702       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5703     else
5704       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5705     
5706     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5707     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5708     // that code below can assume that Min != Max.
5709     if (Min == Max)
5710       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5711                                                           ConstantInt::get(Min),
5712                                                           CI));
5713     
5714     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5715     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5716     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5717     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5718     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5719     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5720       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5721         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5722       break;
5723     case ICmpInst::ICMP_NE:
5724       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5725         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5726       break;
5727     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5728       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5729         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5730       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5731         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5732       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5733         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5734       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5735         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5736         
5737       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5738       if (CI->isMinValue(true))
5739         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5740                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5741       break;
5742     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5743       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5744         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5745       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5746         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5747         
5748       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5749         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5750       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5751         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5752       
5753       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5754       if (CI->isMaxValue(true))
5755         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5756                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5757       break;
5758     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5759       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5760         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5761       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5762         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5763       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5765       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5766         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5767       break;
5768     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5769       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5770         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5771       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5772         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5773         
5774       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5775         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5776       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5777         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5778       break;
5779     }
5780   }
5781
5782   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5783   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5784   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5785   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5786   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5787   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5788   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5789   if (I.hasOneUse())
5790     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5791       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5792           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5793         return 0;
5794
5795   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5796   // can be folded into the comparison.
5797   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5798     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5799     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5800     // instruction can be folded into the icmp 
5801     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5802       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5803         return Res;
5804   }
5805
5806   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5807   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5808     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5809       switch (LHSI->getOpcode()) {
5810       case Instruction::GetElementPtr:
5811         if (RHSC->isNullValue()) {
5812           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5813           bool isAllZeros = true;
5814           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5815             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5816                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5817               isAllZeros = false;
5818               break;
5819             }
5820           if (isAllZeros)
5821             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5822                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5823         }
5824         break;
5825
5826       case Instruction::PHI:
5827         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5828         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5829         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5830         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5831           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5832             return NV;
5833         break;
5834       case Instruction::Select: {
5835         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5836         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5837         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5838         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5839         if (LHSI->hasOneUse()) {
5840           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5841             // Fold the known value into the constant operand.
5842             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5843             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5844             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5845                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5846                                                    I.getName()), I);
5847           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5848             // Fold the known value into the constant operand.
5849             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5850             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5851             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5852                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5853                                                    I.getName()), I);
5854           }
5855         }
5856
5857         if (Op1)
5858           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5859         break;
5860       }
5861       case Instruction::Malloc:
5862         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5863         // can assume it is successful and remove the malloc.
5864         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5865           AddToWorkList(LHSI);
5866           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5867                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5868         }
5869         break;
5870       }
5871   }
5872
5873   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5874   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5875     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5876       return NI;
5877   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5878     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5879                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5880       return NI;
5881
5882   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5883   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5884   // now.
5885   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5886     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5887         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5888       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5889       // operand, where it can often be eliminated completely.
5890       Op0 = CI->getOperand(0);
5891
5892       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5893       // so eliminate it as well.
5894       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5895         Op1 = CI2->getOperand(0);
5896
5897       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5898       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5899         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5900           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5901         } else {
5902           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5903           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5904         }
5905       }
5906       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5907     }
5908   }
5909   
5910   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5911     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5912     // This comes up when you have code like
5913     //   int X = A < B;
5914     //   if (X) ...
5915     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5916     // with a constant or another cast from the same type.
5917     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5918       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5919         return R;
5920   }
5921   
5922   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5923   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5924     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5925       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5926           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5927           I.isEquality()) {
5928         switch (Op0I->getOpcode()) {
5929         default: break;
5930         case Instruction::Add:
5931         case Instruction::Sub:
5932         case Instruction::Xor:
5933           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5934           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5935                               Op1I->getOperand(0));
5936           break;
5937         case Instruction::Mul:
5938           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5939             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5940             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5941             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5942               const APInt &AP = CI->getValue();
5943               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5944                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5945                                                            AP.getBitWidth() -
5946                                                       AP.countTrailingZeros()));
5947               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5948                                                             Mask);
5949               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5950                                                             Mask);
5951               InsertNewInstBefore(And1, I);
5952               InsertNewInstBefore(And2, I);
5953               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5954             }
5955           }
5956           break;
5957         }
5958       }
5959     }
5960   }
5961   
5962   // ~x < ~y --> y < x
5963   { Value *A, *B;
5964     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5965         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5966       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5967   }
5968   
5969   if (I.isEquality()) {
5970     Value *A, *B, *C, *D;
5971     
5972     // -x == -y --> x == y
5973     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5974         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5975       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5976     
5977     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5978       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5979         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5980         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5981                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5982       }
5983
5984       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5985         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5986         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5987           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5988             if (Op1->hasOneUse()) {
5989               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5990               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
5991               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5992                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5993             }
5994         
5995         // A^B == A^D -> B == D
5996         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5997         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5998         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5999         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6000       }
6001     }
6002     
6003     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6004         (A == Op0 || B == Op0)) {
6005       // A == (A^B)  ->  B == 0
6006       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6007       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6008                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6009     }
6010     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6011       // (A-B) == A  ->  B == 0
6012       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6013                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6014     }
6015     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6016       // A == (A-B)  ->  B == 0
6017       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6018                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6019     }
6020     
6021     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6022     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6023         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6024         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6025       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6026       
6027       if (A == C) {
6028         X = B; Y = D; Z = A;
6029       } else if (A == D) {
6030         X = B; Y = C; Z = A;
6031       } else if (B == C) {
6032         X = A; Y = D; Z = B;
6033       } else if (B == D) {
6034         X = A; Y = C; Z = B;
6035       }
6036       
6037       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6038         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6039         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6040         I.setOperand(0, Op1);
6041         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6042         return &I;
6043       }
6044     }
6045   }
6046   return Changed ? &I : 0;
6047 }
6048
6049
6050 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6051 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6052 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6053                                           ConstantInt *DivRHS) {
6054   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6055   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6056   
6057   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6058   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6059   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6060   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6061   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6062   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6063   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6064   // if it finds it. 
6065   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6066   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6067     return 0;
6068   if (DivRHS->isZero())
6069     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6070   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6071     return 0; // The overflow computation also screws up here
6072   if (DivRHS->isOne())
6073     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6074               // with INT_MIN.
6075
6076   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6077   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6078   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6079   // instead of computing a divide. 
6080   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6081
6082   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6083   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6084   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6085   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6086                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6087
6088   // Get the ICmp opcode
6089   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6090
6091   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6092   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6093   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6094   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6095   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6096   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6097   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6098   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6099   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6100   
6101   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6102     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6103     LoBound = Prod;
6104     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6105     if (!HiOverflow)
6106       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6107   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6108     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6109       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6110       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6111       HiBound = DivRHS;
6112     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6113       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6114       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6115       if (!HiOverflow)
6116         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6117     } else {                       // (X / pos) op neg
6118       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6119       HiBound = AddOne(Prod);
6120       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6121       if (!LoOverflow) {
6122         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6123         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6124                                      true) ? -1 : 0;
6125        }
6126     }
6127   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6128     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6129       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6130       LoBound = AddOne(DivRHS);
6131       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6132       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6133         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6134         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6135       }
6136     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6137       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6138       HiBound = AddOne(Prod);
6139       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6140       if (!LoOverflow)
6141         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6142     } else {                       // (X / neg) op neg
6143       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6144       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6145       if (!HiOverflow)
6146         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6147     }
6148     
6149     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6150     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6151   }
6152
6153   Value *X = DivI->getOperand(0);
6154   switch (Pred) {
6155   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6156   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6157     if (LoOverflow && HiOverflow)
6158       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6159     else if (HiOverflow)
6160       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6161                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6162     else if (LoOverflow)
6163       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6164                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6165     else
6166       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6167   case ICmpInst::ICMP_NE:
6168     if (LoOverflow && HiOverflow)
6169       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6170     else if (HiOverflow)
6171       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6172                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6173     else if (LoOverflow)
6174       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6175                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6176     else
6177       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6178   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6179   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6180     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6181       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6182     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6183       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6184     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6185   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6186   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6187     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6188       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6189     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6190       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6191     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6192       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6193     else
6194       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6195   }
6196 }
6197
6198
6199 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6200 ///
6201 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6202                                                           Instruction *LHSI,
6203                                                           ConstantInt *RHS) {
6204   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6205   
6206   switch (LHSI->getOpcode()) {
6207   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6208     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6209       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6210       // fold the xor.
6211       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6212           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6213         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6214         
6215         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6216         // the operation, just stop using the Xor.
6217         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6218           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6219           AddToWorkList(LHSI);
6220           return &ICI;
6221         }
6222         
6223         // Was the old condition true if the operand is positive?
6224         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6225         
6226         // If so, the new one isn't.
6227         isTrueIfPositive ^= true;
6228         
6229         if (isTrueIfPositive)
6230           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6231         else
6232           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6233       }
6234     }
6235     break;
6236   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6237     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6238         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6239       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6240       
6241       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6242       // and/compare to be the input width without changing the value
6243       // produced, eliminating a cast.
6244       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6245         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6246         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6247         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6248         // bit would not work.
6249         if (Cast->hasOneUse() &&
6250             (ICI.isEquality() ||
6251              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6252           uint32_t BitWidth = 
6253             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6254           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6255           NewCST.zext(BitWidth);
6256           APInt NewCI = RHSV;
6257           NewCI.zext(BitWidth);
6258           Instruction *NewAnd = 
6259             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6260                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6261           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6262           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6263                               ConstantInt::get(NewCI));
6264         }
6265       }
6266       
6267       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6268       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6269       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6270       // access.
6271       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6272       if (Shift && !Shift->isShift())
6273         Shift = 0;
6274       
6275       ConstantInt *ShAmt;
6276       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6277       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6278       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6279       
6280       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6281       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6282       // rights, as they sign-extend.
6283       if (ShAmt) {
6284         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6285         if (!CanFold) {
6286           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6287           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6288           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6289           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6290           
6291           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6292           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6293                AndCST->getValue()) == 0)
6294             CanFold = true;
6295         }
6296         
6297         if (CanFold) {
6298           Constant *NewCst;
6299           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6300             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6301           else
6302             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6303           
6304           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6305           // compared.
6306           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6307             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6308             // As a special case, check to see if this means that the
6309             // result is always true or false now.
6310             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6311               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6312             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6313               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6314           } else {
6315             ICI.setOperand(1, NewCst);
6316             Constant *NewAndCST;
6317             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6318               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6319             else
6320               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6321             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6322             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6323             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6324             AddUsesToWorkList(ICI);
6325             return &ICI;
6326           }
6327         }
6328       }
6329       
6330       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6331       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6332       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6333       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6334           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6335           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6336         // Compute C << Y.
6337         Value *NS;
6338         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6339           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6340                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6341         } else {
6342           // Insert a logical shift.
6343           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6344                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6345         }
6346         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6347         
6348         // Compute X & (C << Y).
6349         Instruction *NewAnd = 
6350           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6351         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6352         
6353         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6354         return &ICI;
6355       }
6356     }
6357     break;
6358     
6359   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6360     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6361     if (!ShAmt) break;
6362     
6363     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6364     
6365     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6366     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6367     // simplified.
6368     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6369       break;
6370     
6371     if (ICI.isEquality()) {
6372       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6373       // comparison cannot succeed.
6374       Constant *Comp =
6375         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6376       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6377         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6378         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6379         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6380       }
6381       
6382       if (LHSI->hasOneUse()) {
6383         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6384         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6385         Constant *Mask =
6386           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6387         
6388         Instruction *AndI =
6389           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6390                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6391         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6392         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6393                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6394       }
6395     }
6396     
6397     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6398     bool TrueIfSigned = false;
6399     if (LHSI->hasOneUse() &&
6400         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6401       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6402       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6403                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6404       Instruction *AndI =
6405         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6406                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6407       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6408       
6409       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6410                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6411     }
6412     break;
6413   }
6414     
6415   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6416   case Instruction::AShr: {
6417     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6418     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6419     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6420
6421     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6422     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6423     // simplified.
6424     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6425     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6426       break;
6427     
6428     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6429       
6430     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6431     // comparison cannot succeed.
6432     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6433     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6434       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6435     else
6436       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6437     
6438     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6439       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6440       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6441       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6442     }
6443     
6444     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6445     // If so, we can compare against the unshifted value:
6446     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6447     if (LHSI->hasOneUse() &&
6448         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6449                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6450       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6451                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6452     }
6453       
6454     if (LHSI->hasOneUse()) {
6455       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6456       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6457       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6458       
6459       Instruction *AndI =
6460         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6461                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6462       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6463       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6464                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6465     }
6466     break;
6467   }
6468     
6469   case Instruction::SDiv:
6470   case Instruction::UDiv:
6471     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6472     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6473     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6474     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6475     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6476     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6477     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6478       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6479                                           DivRHS))
6480         return R;
6481     break;
6482
6483   case Instruction::Add:
6484     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6485
6486     if (!ICI.isEquality()) {
6487       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6488       if (!LHSC) break;
6489       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6490
6491       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6492                             .subtract(LHSV);
6493
6494       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6495         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6496           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6497                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6498         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6499           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6500                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6501         }
6502       } else {
6503         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6504           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6505                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6506         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6507           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6508                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6509         }
6510       }
6511     }
6512     break;
6513   }
6514   
6515   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6516   if (ICI.isEquality()) {
6517     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6518     
6519     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6520     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6521     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6522       switch (BO->getOpcode()) {
6523       case Instruction::SRem:
6524         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6525         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6526           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6527           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6528             Instruction *NewRem =
6529               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6530                                          BO->getName());
6531             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6532             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6533                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6534           }
6535         }
6536         break;
6537       case Instruction::Add:
6538         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6539         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6540           if (BO->hasOneUse())
6541             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6542                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6543         } else if (RHSV == 0) {
6544           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6545           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6546           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6547           
6548           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6549             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6550           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6551             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6552           else if (BO->hasOneUse()) {
6553             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6554             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6555             Neg->takeName(BO);
6556             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6557           }
6558         }
6559         break;
6560       case Instruction::Xor:
6561         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6562         // the explicit xor.
6563         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6564           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6565                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6566         
6567         // FALLTHROUGH
6568       case Instruction::Sub:
6569         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6570         if (RHSV == 0)
6571           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6572                               BO->getOperand(1));
6573         break;
6574         
6575       case Instruction::Or:
6576         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6577         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6578         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6579           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6580           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6581             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6582                                                              isICMP_NE));
6583         }
6584         break;
6585         
6586       case Instruction::And:
6587         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6588           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6589           // comparison can never succeed!
6590           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6591             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6592                                                              isICMP_NE));
6593           
6594           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6595           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6596             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6597                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6598                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6599           
6600           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6601           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6602             Value *X = BO->getOperand(0);
6603             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6604             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6605               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6606             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6607           }
6608           
6609           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6610           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6611             Value *X = BO->getOperand(0);
6612             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6613             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6614               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6615             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6616           }
6617         }
6618       default: break;
6619       }
6620     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6621       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6622       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6623         AddToWorkList(II);
6624         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6625         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6626         return &ICI;
6627       }
6628     }
6629   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6630             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6631             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6632     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6633       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6634       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6635       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6636       if (SrcTy->isInteger() && 
6637           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6638         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6639         // smaller constant values.
6640         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6641           // X u< 128 => X s> -1
6642           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6643                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6644         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6645                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6646           // X u> 127 => X s< 0
6647           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6648                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6649         }
6650       }
6651     }
6652   }
6653   return 0;
6654 }
6655
6656 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6657 /// We only handle extending casts so far.
6658 ///
6659 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6660   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6661   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6662   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6663   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6664   Value *RHSCIOp;
6665
6666   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6667   // integer type is the same size as the pointer type.
6668   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6669       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6670          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6671     Value *RHSOp = 0;
6672     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6673       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6674     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6675       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6676       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6677       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6678         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6679     }
6680
6681     if (RHSOp)
6682       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6683   }
6684   
6685   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6686   // Enforce this.
6687   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6688       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6689     return 0;
6690
6691   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6692   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6693
6694   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6695     // Not an extension from the same type?
6696     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6697     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6698       return 0;
6699     
6700     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6701     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6702     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6703       return 0;
6704
6705     // Deal with equality cases early.
6706     if (ICI.isEquality())
6707       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6708
6709     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6710     // signed comparison.
6711     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6712       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6713
6714     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6715     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6716   }
6717
6718   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6719   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6720   if (!CI)
6721     return 0;
6722
6723   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6724   // reextended to DestTy.
6725   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6726   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6727
6728   // If the re-extended constant didn't change...
6729   if (Res2 == CI) {
6730     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6731     // For example, we might have:
6732     //    %A = sext short %X to uint
6733     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6734     // It is incorrect to transform this into 
6735     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6736     // because %A may have negative value. 
6737     //
6738     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6739     // signless.
6740     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6741       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6742     return 0;
6743   }
6744
6745   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6746   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6747
6748   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6749   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6750   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6751     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6752   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6753     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6754
6755   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6756   // should have been folded away previously and not enter in here.
6757   Value *Result;
6758   if (isSignedCmp) {
6759     // We're performing a signed comparison.
6760     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6761       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6762     else
6763       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6764   } else {
6765     // We're performing an unsigned comparison.
6766     if (isSignedExt) {
6767       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6768       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6769       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6770       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6771                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6772     } else {
6773       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6774       Result = ConstantInt::getTrue();
6775     }
6776   }
6777
6778   // Finally, return the value computed.
6779   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6780       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6781     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6782
6783   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6784           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6785          "ICmp should be folded!");
6786   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6787     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6788   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6789 }
6790
6791 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6792   return commonShiftTransforms(I);
6793 }
6794
6795 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6796   return commonShiftTransforms(I);
6797 }
6798
6799 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6800   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6801     return R;
6802   
6803   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6804   
6805   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6806   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6807     if (CSI->isAllOnesValue())
6808       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6809   
6810   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6811   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6812       MaskedValueIsZero(Op0,
6813                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6814     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6815   
6816   return 0;
6817 }
6818
6819 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6820   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6821   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6822
6823   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6824   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6825   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6826       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6827     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6828   
6829   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6830     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6831       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6832     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6833       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6834   }
6835   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6836     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6837       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6838     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6839       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6840   }
6841
6842   // Try to fold constant and into select arguments.
6843   if (isa<Constant>(Op0))
6844     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6845       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6846         return R;
6847
6848   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6849     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6850       return Res;
6851   return 0;
6852 }
6853
6854 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6855                                                BinaryOperator &I) {
6856   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6857
6858   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6859   // purpose is to compute bits we don't care about.
6860   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6861   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6862   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6863                            KnownZero, KnownOne))
6864     return &I;
6865   
6866   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6867   // of a signed value.
6868   //
6869   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6870     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6871       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6872     else {
6873       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6874       return &I;
6875     }
6876   }
6877   
6878   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6879   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6880     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6881       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6882         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6883                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6884   
6885   // Try to fold constant and into select arguments.
6886   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6887     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6888       return R;
6889   if (isa<PHINode>(Op0))
6890     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6891       return NV;
6892   
6893   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6894   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6895     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6896     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6897     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6898     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6899     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6900     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6901     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6902         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6903       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6904       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6905       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6906                                                 I.getName());
6907       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6908
6909       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6910       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6911       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6912       // other xforms later if dead.
6913       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6914       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6915       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6916       
6917       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6918       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6919       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6920       // mask as appropriate.
6921       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6922         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6923       else {
6924         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6925         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6926       }
6927
6928       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6929                                                    TI->getName());
6930       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6931
6932       // Return the value truncated to the interesting size.
6933       return new TruncInst(And, I.getType());
6934     }
6935   }
6936   
6937   if (Op0->hasOneUse()) {
6938     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6939       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6940       Value *V1, *V2;
6941       ConstantInt *CC;
6942       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6943         default: break;
6944         case Instruction::Add:
6945         case Instruction::And:
6946         case Instruction::Or:
6947         case Instruction::Xor: {
6948           // These operators commute.
6949           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6950           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6951               match(Op0BO->getOperand(1),
6952                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6953             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6954                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6955                                             Op0BO->getName());
6956             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6957             Instruction *X = 
6958               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6959                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6960             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6961             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6962             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6963                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6964           }
6965           
6966           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6967           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6968           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6969               match(Op0BOOp1, 
6970                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6971               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6972               V2 == Op1) {
6973             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6974                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6975                                                      Op0BO->getName());
6976             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6977             Instruction *XM =
6978               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6979                                         V1->getName()+".mask");
6980             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6981             
6982             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6983           }
6984         }
6985           
6986         // FALL THROUGH.
6987         case Instruction::Sub: {
6988           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6989           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6990               match(Op0BO->getOperand(0),
6991                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6992             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6993                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6994                                                      Op0BO->getName());
6995             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6996             Instruction *X =
6997               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6998                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6999             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7000             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7001             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7002                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7003           }
7004           
7005           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7006           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7007               match(Op0BO->getOperand(0),
7008                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7009                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7010               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7011                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7012             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7013                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7014                                                      Op0BO->getName());
7015             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7016             Instruction *XM =
7017               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7018                                         V1->getName()+".mask");
7019             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7020             
7021             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7022           }
7023           
7024           break;
7025         }
7026       }
7027       
7028       
7029       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7030       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7031       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7032         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7033         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7034         
7035         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7036           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7037           case Instruction::Add:
7038             isValid = isLeftShift;
7039             break;
7040           case Instruction::Or:
7041           case Instruction::Xor:
7042             highBitSet = false;
7043             break;
7044           case Instruction::And:
7045             highBitSet = true;
7046             break;
7047         }
7048         
7049         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7050         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7051         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7052         // the constant which would cause it to be modified for this
7053         // operation.
7054         //
7055         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7056           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7057         
7058         if (isValid) {
7059           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7060           
7061           Instruction *NewShift =
7062             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7063           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7064           NewShift->takeName(Op0BO);
7065           
7066           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7067                                         NewRHS);
7068         }
7069       }
7070     }
7071   }
7072   
7073   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7074   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7075   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7076     ShiftOp = 0;
7077   
7078   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7079     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7080     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7081     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7082     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7083     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7084     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7085     
7086     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7087     if (AmtSum > TypeBits)
7088       AmtSum = TypeBits;
7089     
7090     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7091     
7092     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7093     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7094       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7095                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7096     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7097                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7098       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7099       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7100     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7101                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7102       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7103       Instruction *Shift =
7104         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7105       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7106
7107       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7108       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7109     }
7110     
7111     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7112     // right.  See if the amounts are equal.
7113     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7114       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7115       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7116         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7117         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7118       }
7119       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7120       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7121         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7122         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7123       }
7124       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7125       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7126       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7127       // generators.
7128       const Type *SExtType = 0;
7129       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7130       case 1  :
7131       case 8  :
7132       case 16 :
7133       case 32 :
7134       case 64 :
7135       case 128:
7136         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7137         break;
7138       default: break;
7139       }
7140       if (SExtType) {
7141         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7142         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7143         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7144       }
7145       // Otherwise, we can't handle it yet.
7146     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7147       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7148       
7149       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7150       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7151         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7152                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7153         Instruction *Shift =
7154           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7155         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7156         
7157         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7158         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7159       }
7160       
7161       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7162       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7163         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7164         Instruction *Shift =
7165           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7166         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7167         
7168         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7169         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7170       }
7171       
7172       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7173     } else {
7174       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7175       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7176
7177       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7178       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7179         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7180                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7181         Instruction *Shift =
7182           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7183                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7184         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7185         
7186         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7187         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7188       }
7189       
7190       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7191       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7192         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7193         Instruction *Shift =
7194           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7195         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7196         
7197         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7198         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7199       }
7200       
7201       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7202     }
7203   }
7204   return 0;
7205 }
7206
7207
7208 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7209 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7210 /// X*Scale+Offset.
7211 ///
7212 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7213                                         int &Offset) {
7214   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7215   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7216     Offset = CI->getZExtValue();
7217     Scale  = 0;
7218     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7219   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7220     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7221       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7222         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7223         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7224         Offset = 0;
7225         return I->getOperand(0);
7226       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7227         // This value is scaled by 'RHS'.
7228         Scale = RHS->getZExtValue();
7229         Offset = 0;
7230         return I->getOperand(0);
7231       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7232         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7233         // where C1 is divisible by C2.
7234         unsigned SubScale;
7235         Value *SubVal = 
7236           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7237         Offset += RHS->getZExtValue();
7238         Scale = SubScale;
7239         return SubVal;
7240       }
7241     }
7242   }
7243
7244   // Otherwise, we can't look past this.
7245   Scale = 1;
7246   Offset = 0;
7247   return Val;
7248 }
7249
7250
7251 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7252 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7253 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7254                                                    AllocationInst &AI) {
7255   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7256   
7257   // Remove any uses of AI that are dead.
7258   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7259   
7260   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7261     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7262     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7263       while (UI != E && *UI == User)
7264         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7265       
7266       ++NumDeadInst;
7267       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7268       EraseInstFromFunction(*User);
7269     }
7270   }
7271   
7272   // Get the type really allocated and the type casted to.
7273   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7274   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7275   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7276
7277   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7278   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7279   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7280
7281   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7282   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7283   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7284   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7285
7286   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7287   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7288   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7289
7290   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7291   // size argument.
7292   unsigned ArraySizeScale;
7293   int ArrayOffset;
7294   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7295     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7296  
7297   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7298   // do the xform.
7299   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7300       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7301
7302   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7303   Value *Amt = 0;
7304   if (Scale == 1) {
7305     Amt = NumElements;
7306   } else {
7307     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7308     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7309     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7310       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7311     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7312     else if (Scale != 1) {
7313       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7314       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7315     }
7316   }
7317   
7318   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7319     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7320     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7321     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7322   }
7323   
7324   AllocationInst *New;
7325   if (isa<MallocInst>(AI))
7326     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7327   else
7328     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7329   InsertNewInstBefore(New, AI);
7330   New->takeName(&AI);
7331   
7332   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7333   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7334   // die soon.
7335   if (!AI.hasOneUse()) {
7336     AddUsesToWorkList(AI);
7337     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7338     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7339     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7340     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7341     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7342   }
7343   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7344 }
7345
7346 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7347 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7348 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7349 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7350 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7351 ///
7352 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7353 /// extension operation if Ty is larger.
7354 ///
7355 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7356 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7357 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7358 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7359 /// efficiently truncated.
7360 ///
7361 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7362 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7363 /// the final result.
7364 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7365                                               unsigned CastOpc,
7366                                               int &NumCastsRemoved) {
7367   // We can always evaluate constants in another type.
7368   if (isa<ConstantInt>(V))
7369     return true;
7370   
7371   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7372   if (!I) return false;
7373   
7374   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7375   
7376   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7377   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7378     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7379     // it, and this will remove a cast overall.
7380     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7381       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7382       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7383       // casts first.
7384       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7385         ++NumCastsRemoved;
7386       return true;
7387     }
7388   }
7389
7390   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7391   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7392   if (!I->hasOneUse()) return false;
7393
7394   switch (I->getOpcode()) {
7395   case Instruction::Add:
7396   case Instruction::Sub:
7397   case Instruction::Mul:
7398   case Instruction::And:
7399   case Instruction::Or:
7400   case Instruction::Xor:
7401     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7402     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7403                                       NumCastsRemoved) &&
7404            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7405                                       NumCastsRemoved);
7406
7407   case Instruction::Shl:
7408     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7409     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7410     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7411       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7412       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7413           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7414         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7415                                           NumCastsRemoved);
7416     }
7417     break;
7418   case Instruction::LShr:
7419     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7420     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7421     // already zeros.
7422     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7423       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7424       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7425       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7426           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7427             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7428           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7429         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7430                                           NumCastsRemoved);
7431       }
7432     }
7433     break;
7434   case Instruction::ZExt:
7435   case Instruction::SExt:
7436   case Instruction::Trunc:
7437     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7438     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7439     // of casts in the input.
7440     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7441       return true;
7442     break;
7443   case Instruction::Select: {
7444     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7445     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7446                                       NumCastsRemoved) &&
7447            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7448                                       NumCastsRemoved);
7449   }
7450   case Instruction::PHI: {
7451     // We can change a phi if we can change all operands.
7452     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7453     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7454       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7455                                       NumCastsRemoved))
7456         return false;
7457     return true;
7458   }
7459   default:
7460     // TODO: Can handle more cases here.
7461     break;
7462   }
7463   
7464   return false;
7465 }
7466
7467 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7468 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7469 /// evaluate the expression.
7470 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7471                                              bool isSigned) {
7472   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7473     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7474
7475   // Otherwise, it must be an instruction.
7476   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7477   Instruction *Res = 0;
7478   switch (I->getOpcode()) {
7479   case Instruction::Add:
7480   case Instruction::Sub:
7481   case Instruction::Mul:
7482   case Instruction::And:
7483   case Instruction::Or:
7484   case Instruction::Xor:
7485   case Instruction::AShr:
7486   case Instruction::LShr:
7487   case Instruction::Shl: {
7488     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7489     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7490     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7491                                  LHS, RHS);
7492     break;
7493   }    
7494   case Instruction::Trunc:
7495   case Instruction::ZExt:
7496   case Instruction::SExt:
7497     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7498     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7499     // new.
7500     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7501       return I->getOperand(0);
7502     
7503     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7504     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7505                            Ty);
7506     break;
7507   case Instruction::Select: {
7508     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7509     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7510     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7511     break;
7512   }
7513   case Instruction::PHI: {
7514     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7515     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7516     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7517       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7518       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7519     }
7520     Res = NPN;
7521     break;
7522   }
7523   default: 
7524     // TODO: Can handle more cases here.
7525     assert(0 && "Unreachable!");
7526     break;
7527   }
7528   
7529   Res->takeName(I);
7530   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7531 }
7532
7533 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7534 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7535   Value *Src = CI.getOperand(0);
7536
7537   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7538   // eliminate it now.
7539   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7540     if (Instruction::CastOps opc = 
7541         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7542       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7543       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7544       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7545     }
7546   }
7547
7548   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7549   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7550     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7551       return NV;
7552
7553   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7554   if (isa<PHINode>(Src))
7555     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7556       return NV;
7557   
7558   return 0;
7559 }
7560
7561 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7562 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7563   Value *Src = CI.getOperand(0);
7564   
7565   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7566     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7567     // this into a cast of the original pointer!
7568     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7569       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7570       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7571       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7572       AddToWorkList(GEP);
7573       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7574       return &CI;
7575     }
7576     
7577     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7578     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7579     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7580     // non-type-safe code.
7581     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7582       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7583         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7584         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7585         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7586         
7587         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7588         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7589         const Type *GEPIdxTy =
7590           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7591         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7592           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7593           
7594           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7595           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7596           // is something like [0 x {int, int}]
7597           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7598           int64_t FirstIdx = 0;
7599           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7600             FirstIdx = Offset/TySize;
7601             Offset %= TySize;
7602           
7603             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7604             if (Offset < 0) {
7605               --FirstIdx;
7606               Offset += TySize;
7607               assert(Offset >= 0);
7608             }
7609             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7610           }
7611           
7612           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7613
7614           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7615           while (Offset) {
7616             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7617               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7618               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7619                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7620                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7621               
7622                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7623                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7624               } else {
7625                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7626                 Offset = 0;
7627                 OrigBase = 0;
7628               }
7629             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7630               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7631               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7632                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7633                 Offset %= EltSize;
7634               } else {
7635                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7636               }
7637               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7638             } else {
7639               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7640               Offset = 0;
7641               OrigBase = 0;
7642             }
7643           }
7644           if (OrigBase) {
7645             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7646             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7647             // two.
7648             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7649                                                           NewIndices.begin(),
7650                                                           NewIndices.end(), "");
7651             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7652             NGEP->takeName(GEP);
7653             
7654             if (isa<BitCastInst>(CI))
7655               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7656             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7657             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7658           }
7659         }
7660       }      
7661     }
7662   }
7663     
7664   return commonCastTransforms(CI);
7665 }
7666
7667
7668
7669 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7670 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7671 /// cases.
7672 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7673 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7674   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7675     return Result;
7676
7677   Value *Src = CI.getOperand(0);
7678   const Type *SrcTy = Src->getType();
7679   const Type *DestTy = CI.getType();
7680   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7681   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7682
7683   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7684   // purpose is to compute bits we don't care about.
7685   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7686   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7687                            KnownZero, KnownOne))
7688     return &CI;
7689
7690   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7691   // can't do anything more. 
7692   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7693   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7694     return 0;
7695
7696   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7697   int NumCastsRemoved = 0;
7698   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7699       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7700                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7701     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7702     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7703     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7704     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7705     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7706     // require that two casts have been eliminated.
7707     bool DoXForm;
7708     switch (CI.getOpcode()) {
7709     default:
7710       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7711       // get here because of the check above.
7712       assert(0 && "Unknown cast type");
7713     case Instruction::Trunc:
7714       DoXForm = true;
7715       break;
7716     case Instruction::ZExt:
7717       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7718       break;
7719     case Instruction::SExt:
7720       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7721       break;
7722     }
7723     
7724     if (DoXForm) {
7725       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7726                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7727       assert(Res->getType() == DestTy);
7728       switch (CI.getOpcode()) {
7729       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7730       case Instruction::Trunc:
7731       case Instruction::BitCast:
7732         // Just replace this cast with the result.
7733         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7734       case Instruction::ZExt: {
7735         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7736         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7737         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7738                                                             SrcBitSize));
7739         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7740       }
7741       case Instruction::SExt:
7742         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7743         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7744             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7745                              CI), DestTy);
7746       }
7747     }
7748   }
7749   
7750   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7751   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7752
7753   switch (SrcI->getOpcode()) {
7754   case Instruction::Add:
7755   case Instruction::Mul:
7756   case Instruction::And:
7757   case Instruction::Or:
7758   case Instruction::Xor:
7759     // If we are discarding information, rewrite.
7760     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7761       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7762       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7763       // only be converting signedness, which is a noop.
7764       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7765           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7766           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7767         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7768         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7769         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7770         return BinaryOperator::Create(
7771             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7772       }
7773     }
7774
7775     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7776     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7777         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7778         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7779         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7780       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7781       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7782     }
7783     break;
7784   case Instruction::SDiv:
7785   case Instruction::UDiv:
7786   case Instruction::SRem:
7787   case Instruction::URem:
7788     // If we are just changing the sign, rewrite.
7789     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7790       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7791       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7792       // only be converting signedness, which is a noop.
7793       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7794           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7795         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7796                                               Op0, DestTy, SrcI);
7797         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7798                                               Op1, DestTy, SrcI);
7799         return BinaryOperator::Create(
7800           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7801       }
7802     }
7803     break;
7804
7805   case Instruction::Shl:
7806     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7807     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7808     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7809     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7810     // in the value.
7811     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7812         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7813       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7814           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7815       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7816       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7817       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7818     }
7819     break;
7820   case Instruction::AShr:
7821     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7822     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7823     // simplifications.
7824     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7825         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7826       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7827       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7828         // Insert the new logical shift right.
7829         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7830       }
7831     }
7832     break;
7833   }
7834   return 0;
7835 }
7836
7837 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7838   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7839     return Result;
7840   
7841   Value *Src = CI.getOperand(0);
7842   const Type *Ty = CI.getType();
7843   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7844   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7845   
7846   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7847     switch (SrcI->getOpcode()) {
7848     default: break;
7849     case Instruction::LShr:
7850       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7851       // are already zeros.
7852       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7853         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7854         
7855         // Get a mask for the bits shifting in.
7856         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7857         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7858         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7859           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7860             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7861
7862           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7863           // shift.
7864           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7865           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7866                                        Ty, CI);
7867           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7868         }
7869       } else {     // This is a variable shr.
7870         
7871         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7872         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7873         // loop-invariant and CSE'd.
7874         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7875           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7876
7877           Value *V = InsertNewInstBefore(
7878               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7879                                      "tmp"), CI);
7880           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7881                                                             SrcI->getOperand(0),
7882                                                             "tmp"), CI);
7883           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7884           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7885         }
7886       }
7887       break;
7888     }
7889   }
7890   
7891   return 0;
7892 }
7893
7894 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7895 /// in order to eliminate the icmp.
7896 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7897                                              bool DoXform) {
7898   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7899   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7900   // cast to integer to avoid the comparison.
7901   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7902     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7903       
7904     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7905     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7906     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7907         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7908       if (!DoXform) return ICI;
7909
7910       Value *In = ICI->getOperand(0);
7911       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7912                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7913       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7914                                                         In->getName()+".lobit"),
7915                                CI);
7916       if (In->getType() != CI.getType())
7917         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7918                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7919
7920       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7921         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7922         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7923                                                          In->getName()+".not"),
7924                                  CI);
7925       }
7926
7927       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7928     }
7929       
7930       
7931       
7932     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7933     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7934     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7935     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7936     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7937     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7938     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7939     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7940     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7941         // This only works for EQ and NE
7942         ICI->isEquality()) {
7943       // If Op1C some other power of two, convert:
7944       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7945       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7946       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7947       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7948         
7949       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7950       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7951         if (!DoXform) return ICI;
7952
7953         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7954         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7955           // (X&4) == 2 --> false
7956           // (X&4) != 2 --> true
7957           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7958           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7959           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7960         }
7961           
7962         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7963         Value *In = ICI->getOperand(0);
7964         if (ShiftAmt) {
7965           // Perform a logical shr by shiftamt.
7966           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7967           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7968                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7969                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7970         }
7971           
7972         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7973           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7974           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7975           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7976         }
7977           
7978         if (CI.getType() == In->getType())
7979           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7980         else
7981           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7982       }
7983     }
7984   }
7985
7986   return 0;
7987 }
7988
7989 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7990   // If one of the common conversion will work ..
7991   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7992     return Result;
7993
7994   Value *Src = CI.getOperand(0);
7995
7996   // If this is a cast of a cast
7997   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7998     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7999     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8000     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8001     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8002       // Get the sizes of the types involved
8003       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8004       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8005       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8006       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8007       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8008       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8009         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8010         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8011         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8012         Instruction *And = 
8013           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8014         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8015         if (And->getType() != CI.getType()) {
8016           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8017           InsertNewInstBefore(And, CI);
8018           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8019         }
8020         return And;
8021       }
8022     }
8023   }
8024
8025   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8026     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8027
8028   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8029   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8030     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8031     // of the (zext icmp) will be transformed.
8032     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8033     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8034     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8035         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8036          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8037       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8038       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8039       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8040     }
8041   }
8042
8043   return 0;
8044 }
8045
8046 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8047   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8048     return I;
8049   
8050   Value *Src = CI.getOperand(0);
8051   
8052   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8053   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8054     return SelectInst::Create(Src,
8055                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8056                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8057
8058   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8059   // eliminate the trunc/sext pair.
8060   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8061     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8062     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8063     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8064     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8065     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8066
8067     if (OpBits == DestBits) {
8068       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8069       // bits, it is already ready.
8070       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8071         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8072     } else if (OpBits < DestBits) {
8073       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8074       // bits, just sext from i32.
8075       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8076         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8077     } else {
8078       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8079       // bits, just truncate to i32.
8080       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8081         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8082     }
8083   }
8084
8085   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8086   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8087   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8088   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8089   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8090   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8091   //   %a = trunc i32 %i to i8
8092   //   %b = shl i8 %a, 6
8093   //   %c = ashr i8 %b, 6
8094   //   %d = sext i8 %c to i32
8095   // into:
8096   //   %a = shl i32 %i, 30
8097   //   %d = ashr i32 %a, 30
8098   Value *A = 0;
8099   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8100   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8101                         m_ConstantInt(CA))) &&
8102       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8103     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8104     if (I->getType() == CI.getType()) {
8105       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8106       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8107       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8108       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8109       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8110                                                         CI.getName()), CI);
8111       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8112     }
8113   }
8114   
8115   return 0;
8116 }
8117
8118 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8119 /// in the specified FP type without changing its value.
8120 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8121   bool losesInfo;
8122   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8123   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8124   if (!losesInfo)
8125     return ConstantFP::get(F);
8126   return 0;
8127 }
8128
8129 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8130 /// through it until we get the source value.
8131 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8132   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8133     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8134       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8135   
8136   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8137   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8138   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8139   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8140     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8141       return V;  // No constant folding of this.
8142     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8143     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8144       return V;
8145     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8146       return V;  // Won't shrink.
8147     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8148       return V;
8149     // Don't try to shrink to various long double types.
8150   }
8151   
8152   return V;
8153 }
8154
8155 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8156   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8157     return I;
8158   
8159   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8160   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8161   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8162   // many builtins (sqrt, etc).
8163   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8164   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8165     switch (OpI->getOpcode()) {
8166     default: break;
8167     case Instruction::Add:
8168     case Instruction::Sub:
8169     case Instruction::Mul:
8170     case Instruction::FDiv:
8171     case Instruction::FRem:
8172       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8173       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8174       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8175       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8176           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8177         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8178         // If the source types were both smaller than the destination type of
8179         // the cast, do this xform.
8180         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8181             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8182           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8183                                       CI.getType(), CI);
8184           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8185                                       CI.getType(), CI);
8186           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8187         }
8188       }
8189       break;  
8190     }
8191   }
8192   return 0;
8193 }
8194
8195 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8196   return commonCastTransforms(CI);
8197 }
8198
8199 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8200   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8201   if (OpI == 0)
8202     return commonCastTransforms(FI);
8203
8204   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8205   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8206   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8207   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8208   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8209   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8210   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8211       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8212       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8213                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8214     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8215
8216   return commonCastTransforms(FI);
8217 }
8218
8219 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8220   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8221   if (OpI == 0)
8222     return commonCastTransforms(FI);
8223   
8224   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8225   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8226   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8227   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8228   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8229   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8230   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8231       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8232       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8233                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8234     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8235   
8236   return commonCastTransforms(FI);
8237 }
8238
8239 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8240   return commonCastTransforms(CI);
8241 }
8242
8243 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8244   return commonCastTransforms(CI);
8245 }
8246
8247 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8248   return commonPointerCastTransforms(CI);
8249 }
8250
8251 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8252   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8253     return I;
8254   
8255   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8256   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8257
8258   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8259   ConstantInt *Cst;
8260   Value *X;
8261   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8262                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8263     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8264     // is a single-index GEP.
8265     if (X->getType() == CI.getType()) {
8266       // Get the size of the pointee type.
8267       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8268
8269       // Convert the constant to intptr type.
8270       APInt Offset = Cst->getValue();
8271       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8272
8273       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8274       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8275         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8276         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8277       }
8278     }
8279     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8280     // struct etc.
8281   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8282              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8283     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8284     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8285     
8286     // Get the size of the pointee type.
8287     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8288     
8289     // Convert the constant to intptr type.
8290     APInt Offset = Cst->getValue();
8291     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8292     
8293     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8294     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8295       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8296       
8297       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8298                                                             "tmp"), CI);
8299       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8300     }
8301   }
8302   return 0;
8303 }
8304
8305 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8306   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8307   // otherwise just apply the common ones.
8308   Value *Src = CI.getOperand(0);
8309   const Type *SrcTy = Src->getType();
8310   const Type *DestTy = CI.getType();
8311
8312   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8313     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8314       return Result;
8315   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8316     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8317       return I;
8318   } else {
8319     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8320       return Result;
8321   }
8322
8323
8324   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8325   // be replaced by the operand.
8326   if (DestTy == Src->getType())
8327     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8328
8329   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8330     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8331     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8332     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8333     
8334     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8335     // required for changing types.
8336     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8337       return 0;
8338     
8339     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8340     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8341     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8342       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8343         return V;
8344     
8345     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8346     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8347     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8348     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8349     unsigned NumZeros = 0;
8350     while (SrcElTy != DstElTy && 
8351            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8352            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8353       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8354       ++NumZeros;
8355     }
8356
8357     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8358     if (SrcElTy == DstElTy) {
8359       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8360       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8361                                        ((Instruction*) NULL));
8362     }
8363   }
8364
8365   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8366     if (SVI->hasOneUse()) {
8367       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8368       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8369       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8370           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8371                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8372           SVI->getType()->getNumElements() ==
8373             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8374         CastInst *Tmp;
8375         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8376         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8377         // us to eliminate at least one cast.
8378         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8379              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8380             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8381              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8382           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8383                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8384           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8385                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8386           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8387           // know the vector types match #elts.
8388           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8389         }
8390       }
8391     }
8392   }
8393   return 0;
8394 }
8395
8396 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8397 ///   %C = or %A, %B
8398 ///   %D = select %cond, %C, %A
8399 /// into:
8400 ///   %C = select %cond, %B, 0
8401 ///   %D = or %A, %C
8402 ///
8403 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8404 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8405 /// equal the other incoming value of the select.
8406 ///
8407 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8408   switch (I->getOpcode()) {
8409   case Instruction::Add:
8410   case Instruction::Mul:
8411   case Instruction::And:
8412   case Instruction::Or:
8413   case Instruction::Xor:
8414     return 3;              // Can fold through either operand.
8415   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8416   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8417   case Instruction::LShr:
8418   case Instruction::AShr:
8419     return 1;
8420   default:
8421     return 0;              // Cannot fold
8422   }
8423 }
8424
8425 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8426 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8427 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8428   switch (I->getOpcode()) {
8429   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8430   case Instruction::Add:
8431   case Instruction::Sub:
8432   case Instruction::Or:
8433   case Instruction::Xor:
8434   case Instruction::Shl:
8435   case Instruction::LShr:
8436   case Instruction::AShr:
8437     return Constant::getNullValue(I->getType());
8438   case Instruction::And:
8439     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8440   case Instruction::Mul:
8441     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8442   }
8443 }
8444
8445 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8446 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8447 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8448                                           Instruction *FI) {
8449   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8450     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8451     // merge.
8452     if (TI->isCast()) {
8453       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8454         return 0;
8455     } else {
8456       return 0;  // unknown unary op.
8457     }
8458
8459     // Fold this by inserting a select from the input values.
8460     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8461                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8462     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8463     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8464                             TI->getType());
8465   }
8466
8467   // Only handle binary operators here.
8468   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8469     return 0;
8470
8471   // Figure out if the operations have any operands in common.
8472   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8473   bool MatchIsOpZero;
8474   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8475     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8476     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8477     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8478     MatchIsOpZero = true;
8479   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8480     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8481     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8482     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8483     MatchIsOpZero = false;
8484   } else if (!TI->isCommutative()) {
8485     return 0;
8486   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8487     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8488     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8489     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8490     MatchIsOpZero = true;
8491   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8492     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8493     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8494     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8495     MatchIsOpZero = true;
8496   } else {
8497     return 0;
8498   }
8499
8500   // If we reach here, they do have operations in common.
8501   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8502                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8503   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8504
8505   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8506     if (MatchIsOpZero)
8507       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8508     else
8509       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8510   }
8511   assert(0 && "Shouldn't get here");
8512   return 0;
8513 }
8514
8515 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8516 /// ICmpInst as its first operand.
8517 ///
8518 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8519                                                    ICmpInst *ICI) {
8520   bool Changed = false;
8521   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8522   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8523   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8524   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8525   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8526
8527   // Check cases where the comparison is with a constant that
8528   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8529   // place here, so make sure the select is the only user.
8530   if (ICI->hasOneUse())
8531     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8532       switch (Pred) {
8533       default: break;
8534       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8535       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8536         // X < MIN ? T : F  -->  F
8537         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8538           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8539         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8540         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8541         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8542             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8543           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8544           CmpRHS = AdjustedRHS;
8545           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8546           ICI->setPredicate(Pred);
8547           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8548           SI.setOperand(1, TrueVal);
8549           SI.setOperand(2, FalseVal);
8550           Changed = true;
8551         }
8552         break;
8553       }
8554       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8555       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8556         // X > MAX ? T : F  -->  F
8557         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8558           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8559         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8560         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8561         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8562             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8563           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8564           CmpRHS = AdjustedRHS;
8565           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8566           ICI->setPredicate(Pred);
8567           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8568           SI.setOperand(1, TrueVal);
8569           SI.setOperand(2, FalseVal);
8570           Changed = true;
8571         }
8572         break;
8573       }
8574       }
8575
8576       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8577       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8578       CmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8579       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8580           match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8581         Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
8582       else if (!match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) ||
8583                !match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8584         Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8585       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8586         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8587         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8588         // cast to integer to avoid the comparison.
8589         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8590     
8591         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8592         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8593         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8594             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8595           Value *In = ICI->getOperand(0);
8596           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8597                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8598           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8599                                                           In->getName()+".lobit"),
8600                                    *ICI);
8601           if (In->getType() != SI.getType())
8602             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8603                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8604     
8605           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8606             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8607                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8608     
8609           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8610         }
8611       }
8612     }
8613
8614   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8615     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8616     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8617       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8618     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8619     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8620       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8621     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8622
8623   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8624     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8625     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8626       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8627     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8628     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8629       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8630     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8631   }
8632
8633   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8634
8635   return Changed ? &SI : 0;
8636 }
8637
8638 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8639   Value *CondVal = SI.getCondition();
8640   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8641   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8642
8643   // select true, X, Y  -> X
8644   // select false, X, Y -> Y
8645   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8646     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8647
8648   // select C, X, X -> X
8649   if (TrueVal == FalseVal)
8650     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8651
8652   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8653     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8654   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8655     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8656   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8657     if (isa<Constant>(TrueVal))
8658       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8659     else
8660       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8661   }
8662
8663   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8664     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8665       if (C->getZExtValue()) {
8666         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8667         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8668       } else {
8669         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8670         Value *NotCond =
8671           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8672                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8673         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8674       }
8675     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8676       if (C->getZExtValue() == false) {
8677         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8678         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8679       } else {
8680         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8681         Value *NotCond =
8682           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8683                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8684         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8685       }
8686     }
8687     
8688     // select a, b, a  -> a&b
8689     // select a, a, b  -> a|b
8690     if (CondVal == TrueVal)
8691       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8692     else if (CondVal == FalseVal)
8693       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8694   }
8695
8696   // Selecting between two integer constants?
8697   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8698     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8699       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8700       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8701         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8702       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8703         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8704         Value *NotCond =
8705           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8706                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8707         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8708       }
8709       
8710       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8711
8712       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8713
8714         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8715         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8716           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8717             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8718               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8719               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8720               Value *X = IC->getOperand(0);
8721               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8722               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8723               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8724                                                         ShAmt, "ones");
8725               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8726               
8727               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8728               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8729               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8730               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8731               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8732               if (SRASize < SISize)
8733                 opc = Instruction::SExt;
8734               else if (SRASize > SISize)
8735                 opc = Instruction::Trunc;
8736               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8737             }
8738           }
8739
8740
8741         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8742         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8743         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8744         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8745         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8746           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8747               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8748             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8749               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8750                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8751                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8752                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8753                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8754                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8755                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8756                 // true or false val is the zero.
8757                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8758                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8759                 Value *V = ICA;
8760                 if (ShouldNotVal)
8761                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8762                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8763                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8764               }
8765       }
8766     }
8767
8768   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8769   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8770     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8771       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8772       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8773         // This is not safe in general for floating point:  
8774         // consider X== -0, Y== +0.
8775         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8776         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8777         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8778               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8779             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8780              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8781         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8782       }
8783       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8784       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8785         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8786       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8787
8788     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8789       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8790       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8791         // This is not safe in general for floating point:  
8792         // consider X== -0, Y== +0.
8793         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8794         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8795         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8796               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8797             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8798              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8799           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8800       }
8801       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8802       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8803         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8804       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8805     }
8806     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8807   }
8808
8809   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8810   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8811     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8812       return Result;
8813
8814   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8815     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8816       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8817         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8818
8819         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8820         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8821           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8822             return IV;
8823
8824         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8825         // even legal for FP.
8826         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8827             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8828           AddOp = FI; SubOp = TI;
8829         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8830                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8831           AddOp = TI; SubOp = FI;
8832         }
8833
8834         if (AddOp) {
8835           Value *OtherAddOp = 0;
8836           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8837             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8838           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8839             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8840           }
8841
8842           if (OtherAddOp) {
8843             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8844             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8845             Value *NegVal;  // Compute -Z
8846             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8847               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8848             } else {
8849               NegVal = InsertNewInstBefore(
8850                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8851             }
8852
8853             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8854             Value *NewFalseOp = NegVal;
8855             if (AddOp != TI)
8856               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8857             Instruction *NewSel =
8858               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8859                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8860
8861             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8862             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8863           }
8864         }
8865       }
8866
8867   // See if we can fold the select into one of our operands.
8868   if (SI.getType()->isInteger()) {
8869     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8870     // transformation we are doing here.
8871     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8872       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8873           !isa<Constant>(FalseVal))
8874         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8875           unsigned OpToFold = 0;
8876           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8877             OpToFold = 1;
8878           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8879             OpToFold = 2;
8880           }
8881
8882           if (OpToFold) {
8883             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8884             Instruction *NewSel =
8885               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8886                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8887             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8888             NewSel->takeName(TVI);
8889             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8890               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8891             else {
8892               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8893             }
8894           }
8895         }
8896
8897     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8898       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8899           !isa<Constant>(TrueVal))
8900         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8901           unsigned OpToFold = 0;
8902           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8903             OpToFold = 1;
8904           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8905             OpToFold = 2;
8906           }
8907
8908           if (OpToFold) {
8909             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8910             Instruction *NewSel =
8911               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8912                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8913             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8914             NewSel->takeName(FVI);
8915             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8916               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8917             else
8918               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8919           }
8920         }
8921   }
8922
8923   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8924     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8925     SI.setOperand(1, FalseVal);
8926     SI.setOperand(2, TrueVal);
8927     return &SI;
8928   }
8929
8930   return 0;
8931 }
8932
8933 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8934 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8935 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8936 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8937 /// their preferred alignment from the beginning.
8938 ///
8939 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8940                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8941
8942   User *U = dyn_cast<User>(V);
8943   if (!U) return Align;
8944
8945   switch (getOpcode(U)) {
8946   default: break;
8947   case Instruction::BitCast:
8948     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8949   case Instruction::GetElementPtr: {
8950     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8951     bool AllZeroOperands = true;
8952     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8953       if (!isa<Constant>(*i) ||
8954           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8955         AllZeroOperands = false;
8956         break;
8957       }
8958
8959     if (AllZeroOperands) {
8960       // Treat this like a bitcast.
8961       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8962     }
8963     break;
8964   }
8965   }
8966
8967   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8968     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8969     // of the global.
8970     if (!GV->isDeclaration()) {
8971       GV->setAlignment(PrefAlign);
8972       Align = PrefAlign;
8973     }
8974   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8975     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8976     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8977     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8978       AI->setAlignment(PrefAlign);
8979       Align = PrefAlign;
8980     }
8981   }
8982
8983   return Align;
8984 }
8985
8986 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8987 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8988 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8989 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8990 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8991                                                   unsigned PrefAlign) {
8992   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8993                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8994   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8995   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8996   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8997   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8998   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8999
9000   if (PrefAlign > Align)
9001     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9002   
9003     // We don't need to make any adjustment.
9004   return Align;
9005 }
9006
9007 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9008   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9009   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9010   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9011   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9012
9013   if (CopyAlign < MinAlign) {
9014     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9015     return MI;
9016   }
9017   
9018   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9019   // load/store.
9020   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9021   if (MemOpLength == 0) return 0;
9022   
9023   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9024   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9025   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9026   // case.
9027   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9028   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9029   
9030   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9031     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9032   
9033   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9034   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9035   
9036   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9037   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9038   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9039   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9040   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9041   // integer datatype.
9042   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9043     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9044     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9045       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9046       // down through these levels if so.
9047       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9048         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9049           if (STy->getNumElements() == 1)
9050             SrcETy = STy->getElementType(0);
9051           else
9052             break;
9053         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9054           if (ATy->getNumElements() == 1)
9055             SrcETy = ATy->getElementType();
9056           else
9057             break;
9058         } else
9059           break;
9060       }
9061       
9062       if (SrcETy->isSingleValueType())
9063         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9064     }
9065   }
9066   
9067   
9068   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9069   // infer, use it.
9070   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9071   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9072   
9073   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9074   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9075   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9076   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9077   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9078
9079   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9080   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9081   return MI;
9082 }
9083
9084 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9085   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9086   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9087     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9088     return MI;
9089   }
9090   
9091   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9092   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9093   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9094   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9095     return 0;
9096   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9097   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9098   
9099   // If the length is zero, this is a no-op
9100   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9101   
9102   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9103   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9104     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9105     
9106     Value *Dest = MI->getDest();
9107     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9108
9109     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9110     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9111     
9112     // Extract the fill value and store.
9113     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9114     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9115                                       Alignment), *MI);
9116     
9117     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9118     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9119     return MI;
9120   }
9121
9122   return 0;
9123 }
9124
9125
9126 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9127 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9128 /// the heavy lifting.
9129 ///
9130 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9131   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9132   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9133   
9134   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9135   // visitCallSite.
9136   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9137     bool Changed = false;
9138
9139     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9140     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9141       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9142
9143       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9144         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9145           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9146           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9147           // alignment is sufficient.
9148         }
9149     }
9150
9151     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9152     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9153     // into a call to memcpy.
9154     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9155       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9156         if (GVSrc->isConstant()) {
9157           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9158           Intrinsic::ID MemCpyID;
9159           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9160             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9161           else
9162             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9163           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9164           Changed = true;
9165         }
9166
9167       // memmove(x,x,size) -> noop.
9168       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9169         return EraseInstFromFunction(CI);
9170     }
9171
9172     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9173     // set, update the alignment.
9174     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9175       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9176         return I;
9177     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9178       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9179         return I;
9180     }
9181           
9182     if (Changed) return II;
9183   }
9184   
9185   switch (II->getIntrinsicID()) {
9186   default: break;
9187   case Intrinsic::bswap:
9188     // bswap(bswap(x)) -> x
9189     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9190       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9191         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9192     break;
9193   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9194   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9195   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9196   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9197   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9198     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9199     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9200     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9201       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9202                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9203                                        CI);
9204       return new LoadInst(Ptr);
9205     }
9206     break;
9207   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9208   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9209     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9210     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9211       const Type *OpPtrTy = 
9212         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9213       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9214       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9215     }
9216     break;
9217   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9218   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9219   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9220     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9221     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9222       const Type *OpPtrTy = 
9223         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9224       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9225       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9226     }
9227     break;
9228     
9229   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9230     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9231     // we can simplify the input based on that, do so now.
9232     uint64_t UndefElts;
9233     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9234                                               UndefElts)) {
9235       II->setOperand(1, V);
9236       return II;
9237     }
9238     break;
9239   }
9240     
9241   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9242     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9243     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9244       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9245       
9246       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9247       bool AllEltsOk = true;
9248       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9249         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9250             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9251           AllEltsOk = false;
9252           break;
9253         }
9254       }
9255       
9256       if (AllEltsOk) {
9257         // Cast the input vectors to byte vectors.
9258         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9259         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9260         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9261         
9262         // Only extract each element once.
9263         Value *ExtractedElts[32];
9264         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9265         
9266         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9267           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9268             continue;
9269           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9270           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9271           
9272           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9273             Instruction *Elt = 
9274               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9275             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9276             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9277           }
9278         
9279           // Insert this value into the result vector.
9280           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9281                                              i, "tmp");
9282           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9283         }
9284         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9285       }
9286     }
9287     break;
9288
9289   case Intrinsic::stackrestore: {
9290     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9291     // happen when variable allocas are DCE'd.
9292     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9293       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9294         BasicBlock::iterator BI = SS;
9295         if (&*++BI == II)
9296           return EraseInstFromFunction(CI);
9297       }
9298     }
9299     
9300     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9301     // same block without an intervening call/alloca.
9302     BasicBlock::iterator BI = II;
9303     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9304     bool CannotRemove = false;
9305     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9306       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9307         CannotRemove = true;
9308         break;
9309       }
9310       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9311         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9312           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9313           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9314             return EraseInstFromFunction(CI);
9315           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9316         } else {
9317           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9318           // restore.
9319           CannotRemove = true;
9320           break;
9321         }
9322       }
9323     }
9324     
9325     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9326     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9327     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9328       return EraseInstFromFunction(CI);
9329     break;
9330   }
9331   }
9332
9333   return visitCallSite(II);
9334 }
9335
9336 // InvokeInst simplification
9337 //
9338 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9339   return visitCallSite(&II);
9340 }
9341
9342 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9343 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9344 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9345                                          const CastInst * const CI,
9346                                          const TargetData * const TD,
9347                                          const int ix) {
9348   if (!CI->isLosslessCast())
9349     return false;
9350
9351   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9352   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9353   // passed explicitly we could avoid this check.
9354   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9355     return true;
9356
9357   const Type* SrcTy = 
9358             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9359   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9360   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9361     return false;
9362   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9363     return false;
9364   return true;
9365 }
9366
9367 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9368 //
9369 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9370   bool Changed = false;
9371
9372   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9373   // to the arguments of the call/invoke.
9374   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9375
9376   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9377
9378   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9379     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9380       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9381       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9382       // be unreachable, as the call is undefined.
9383       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9384                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9385                                     OldCall);
9386       if (!OldCall->use_empty())
9387         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9388       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9389         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9390       return 0;
9391     }
9392
9393   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9394     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9395     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9396     // that we can't modify the CFG here.
9397     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9398                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9399                   CS.getInstruction());
9400
9401     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9402       CS.getInstruction()->
9403         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9404
9405     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9406       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9407       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9408                          ConstantInt::getTrue(), II);
9409     }
9410     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9411   }
9412
9413   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9414     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9415       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9416         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9417
9418   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9419   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9420   if (FTy->isVarArg()) {
9421     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9422     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9423     // the call.
9424     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9425            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9426       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9427       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9428         *I = CI->getOperand(0);
9429         Changed = true;
9430       }
9431     }
9432   }
9433
9434   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9435     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9436     CS.setDoesNotThrow();
9437     Changed = true;
9438   }
9439
9440   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9441 }
9442
9443 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9444 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9445 //
9446 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9447   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9448   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9449   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9450       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9451     return false;
9452   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9453   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9454   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9455
9456   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9457   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9458   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9459   //
9460   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9461   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9462   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9463
9464   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9465     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9466
9467   // Check to see if we are changing the return type...
9468   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9469     if (Callee->isDeclaration() &&
9470         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9471         // a pointer to an integer of the same size.
9472         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9473           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9474       return false;   // Cannot transform this return value.
9475
9476     if (!Caller->use_empty() &&
9477         // void -> non-void is handled specially
9478         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9479       return false;   // Cannot transform this return value.
9480
9481     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9482       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9483       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9484         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9485     }
9486
9487     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9488     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9489     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9490     // the critical edge).  Bail out in this case.
9491     if (!Caller->use_empty())
9492       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9493         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9494              UI != E; ++UI)
9495           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9496             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9497                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9498               return false;
9499   }
9500
9501   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9502   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9503
9504   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9505   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9506     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9507     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9508
9509     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9510       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9511
9512     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9513         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9514       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9515
9516     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9517     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9518     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9519       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9520        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9521     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9522   }
9523
9524   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9525       Callee->isDeclaration())
9526     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9527
9528   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9529       !CallerPAL.isEmpty())
9530     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9531     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9532     // that are compatible with being a vararg call argument.
9533     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9534       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9535         break;
9536       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9537       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9538         return false;
9539     }
9540
9541   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9542   // inserting cast instructions as necessary...
9543   std::vector<Value*> Args;
9544   Args.reserve(NumActualArgs);
9545   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9546   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9547
9548   // Get any return attributes.
9549   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9550
9551   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9552   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9553   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9554
9555   // Add the new return attributes.
9556   if (RAttrs)
9557     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9558
9559   AI = CS.arg_begin();
9560   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9561     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9562     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9563       Args.push_back(*AI);
9564     } else {
9565       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9566           false, ParamTy, false);
9567       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9568       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9569     }
9570
9571     // Add any parameter attributes.
9572     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9573       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9574   }
9575
9576   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9577   // now...
9578   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9579     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9580
9581   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9582   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9583     if (!FT->isVarArg()) {
9584       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9585            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9586     } else {
9587       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9588       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9589         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9590         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9591           // Must promote to pass through va_arg area!
9592           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9593                                                                 PTy, false);
9594           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9595           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9596           Args.push_back(Cast);
9597         } else {
9598           Args.push_back(*AI);
9599         }
9600
9601         // Add any parameter attributes.
9602         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9603           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9604       }
9605     }
9606   }
9607
9608   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9609     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9610
9611   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9612     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9613
9614   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9615
9616   Instruction *NC;
9617   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9618     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9619                             Args.begin(), Args.end(),
9620                             Caller->getName(), Caller);
9621     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9622     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9623   } else {
9624     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9625                           Caller->getName(), Caller);
9626     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9627     if (CI->isTailCall())
9628       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9629     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9630     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9631   }
9632
9633   // Insert a cast of the return type as necessary.
9634   Value *NV = NC;
9635   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9636     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9637       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9638                                                             OldRetTy, false);
9639       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9640
9641       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9642       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9643       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9644         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9645         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9646       } else {
9647         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9648         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9649       }
9650       AddUsersToWorkList(*Caller);
9651     } else {
9652       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9653     }
9654   }
9655
9656   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9657     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9658   Caller->eraseFromParent();
9659   RemoveFromWorkList(Caller);
9660   return true;
9661 }
9662
9663 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9664 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9665 //
9666 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9667   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9668   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9669   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9670   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9671
9672   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9673   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9674   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9675     return 0;
9676
9677   IntrinsicInst *Tramp =
9678     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9679
9680   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9681   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9682   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9683
9684   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9685   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9686     unsigned NestIdx = 1;
9687     const Type *NestTy = 0;
9688     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9689
9690     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9691     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9692          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9693       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9694         // Record the parameter type and any other attributes.
9695         NestTy = *I;
9696         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9697         break;
9698       }
9699
9700     if (NestTy) {
9701       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9702       std::vector<Value*> NewArgs;
9703       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9704
9705       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9706       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9707
9708       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9709       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9710
9711       // Add any result attributes.
9712       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9713         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9714
9715       {
9716         unsigned Idx = 1;
9717         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9718         do {
9719           if (Idx == NestIdx) {
9720             // Add the chain argument and attributes.
9721             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9722             if (NestVal->getType() != NestTy)
9723               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9724             NewArgs.push_back(NestVal);
9725             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9726           }
9727
9728           if (I == E)
9729             break;
9730
9731           // Add the original argument and attributes.
9732           NewArgs.push_back(*I);
9733           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9734             NewAttrs.push_back
9735               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9736
9737           ++Idx, ++I;
9738         } while (1);
9739       }
9740
9741       // Add any function attributes.
9742       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9743         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9744
9745       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9746       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9747       // with the chain parameter inserted.
9748
9749       std::vector<const Type*> NewTypes;
9750       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9751
9752       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9753       // mean appending it.
9754       {
9755         unsigned Idx = 1;
9756         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9757           E = FTy->param_end();
9758
9759         do {
9760           if (Idx == NestIdx)
9761             // Add the chain's type.
9762             NewTypes.push_back(NestTy);
9763
9764           if (I == E)
9765             break;
9766
9767           // Add the original type.
9768           NewTypes.push_back(*I);
9769
9770           ++Idx, ++I;
9771         } while (1);
9772       }
9773
9774       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9775       // code sort out any function type mismatches.
9776       FunctionType *NewFTy =
9777         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9778       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9779         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9780       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9781
9782       Instruction *NewCaller;
9783       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9784         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9785                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9786                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9787                                        Caller->getName(), Caller);
9788         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9789         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9790       } else {
9791         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9792                                      Caller->getName(), Caller);
9793         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9794           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9795         cast<CallInst>(NewCaller)->
9796           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9797         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9798       }
9799       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9800         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9801       Caller->eraseFromParent();
9802       RemoveFromWorkList(Caller);
9803       return 0;
9804     }
9805   }
9806
9807   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9808   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9809   // code sort out any function type mismatches.
9810   Constant *NewCallee =
9811     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9812   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9813   return CS.getInstruction();
9814 }
9815
9816 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9817 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9818 /// and a single binop.
9819 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9820   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9821   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9822          isa<CmpInst>(FirstInst));
9823   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9824   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9825   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9826     
9827   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9828   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9829   
9830   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9831   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9832   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9833     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9834     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9835         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9836         // types or GEP's with different index types.
9837         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9838         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9839       return 0;
9840
9841     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9842     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9843       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9844           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9845         return 0;
9846     
9847     // Keep track of which operand needs a phi node.
9848     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9849     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9850   }
9851   
9852   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9853
9854   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9855   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9856   // hide them behind a phi.
9857   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9858     return 0;
9859   
9860   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9861   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9862   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9863   if (LHSVal == 0) {
9864     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9865                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9866     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9867     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9868     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9869     LHSVal = NewLHS;
9870   }
9871   
9872   if (RHSVal == 0) {
9873     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9874                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9875     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9876     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9877     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9878     RHSVal = NewRHS;
9879   }
9880   
9881   // Add all operands to the new PHIs.
9882   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9883     if (NewLHS) {
9884       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9885       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9886     }
9887     if (NewRHS) {
9888       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9889       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9890     }
9891   }
9892     
9893   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9894     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9895   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9896     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9897                            RHSVal);
9898   else {
9899     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9900     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9901   }
9902 }
9903
9904 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9905 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9906 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9907 /// block it is in.
9908 ///
9909 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9910 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9911 /// to a register.
9912 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9913   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9914   
9915   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9916     if (BBI->mayWriteToMemory())
9917       return false;
9918   
9919   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9920   // profitable to do this xform.
9921   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9922     bool isAddressTaken = false;
9923     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9924          UI != E; ++UI) {
9925       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9926       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9927         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9928         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9929       }
9930       isAddressTaken = true;
9931       break;
9932     }
9933     
9934     if (!isAddressTaken)
9935       return false;
9936   }
9937   
9938   return true;
9939 }
9940
9941
9942 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9943 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9944 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9945 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9946   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9947
9948   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9949   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9950   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9951   // code size and simplifying code.
9952   Constant *ConstantOp = 0;
9953   const Type *CastSrcTy = 0;
9954   bool isVolatile = false;
9955   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9956     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9957   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9958     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9959     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9960     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9961     if (ConstantOp == 0)
9962       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9963   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9964     isVolatile = LI->isVolatile();
9965     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9966     // load and the PHI.
9967     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9968         !isSafeToSinkLoad(LI))
9969       return 0;
9970     
9971     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9972     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9973     // the path through the other successor.
9974     if (isVolatile &&
9975         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9976       return 0;
9977     
9978   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9979     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9980       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9981     // Can't handle general GEPs yet.
9982     return 0;
9983   } else {
9984     return 0;  // Cannot fold this operation.
9985   }
9986
9987   // Check to see if all arguments are the same operation.
9988   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9989     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9990     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9991     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9992       return 0;
9993     if (CastSrcTy) {
9994       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9995         return 0;  // Cast operation must match.
9996     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9997       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9998       // the load and the PHI.
9999       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10000           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10001           !isSafeToSinkLoad(LI))
10002         return 0;
10003       
10004       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10005       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10006       // the path through the other successor.
10007       if (isVolatile &&
10008           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10009         return 0;
10010
10011       
10012     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10013       return 0;
10014     }
10015   }
10016
10017   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10018   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10019   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10020                                    PN.getName()+".in");
10021   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10022
10023   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10024   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10025
10026   // Add all operands to the new PHI.
10027   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10028     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10029     if (NewInVal != InVal)
10030       InVal = 0;
10031     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10032   }
10033
10034   Value *PhiVal;
10035   if (InVal) {
10036     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10037     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10038     PhiVal = InVal;
10039     delete NewPN;
10040   } else {
10041     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10042     PhiVal = NewPN;
10043   }
10044
10045   // Insert and return the new operation.
10046   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10047     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10048   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10049     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10050   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10051     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10052                            PhiVal, ConstantOp);
10053   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10054   
10055   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10056   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10057   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10058   if (isVolatile)
10059     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10060       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10061   
10062   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10063 }
10064
10065 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10066 /// that is dead.
10067 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10068                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10069   if (PN->use_empty()) return true;
10070   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10071
10072   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10073   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10074     return true;
10075   
10076   // Don't scan crazily complex things.
10077   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10078     return false;
10079
10080   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10081     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10082
10083   return false;
10084 }
10085
10086 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10087 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10088 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10089 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10090                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10091   // See if we already saw this PHI node.
10092   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10093     return true;
10094   
10095   // Don't scan crazily complex things.
10096   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10097     return false;
10098  
10099   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10100   // the value.
10101   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10102     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10103     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10104       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10105         return false;
10106     } else if (Op != NonPhiInVal)
10107       return false;
10108   }
10109   
10110   return true;
10111 }
10112
10113
10114 // PHINode simplification
10115 //
10116 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10117   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10118   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10119   
10120   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10121     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10122
10123   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10124   // reducing code size.
10125   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10126       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10127     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10128       return Result;
10129
10130   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10131   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10132   // PHI)... break the cycle.
10133   if (PN.hasOneUse()) {
10134     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10135     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10136       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10137       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10138       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10139         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10140     }
10141    
10142     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10143     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10144     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10145     // common case here is good because the only other things that catch this
10146     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10147     // late.
10148     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10149         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10150         PHIUser->use_back() == &PN) {
10151       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10152     }
10153   }
10154
10155   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10156   // same value, for example:
10157   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10158   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10159   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10160   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10161   {
10162     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10163     // Scan for the first non-phi operand.
10164     while (InValNo != NumOperandVals && 
10165            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10166       ++InValNo;
10167
10168     if (InValNo != NumOperandVals) {
10169       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10170       
10171       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10172       // there is no need to recursively scan other phis.
10173       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10174         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10175         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10176           break;
10177       }
10178       
10179       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10180       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10181       // the value.
10182       if (InValNo == NumOperandVals) {
10183         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10184         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10185           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10186       }
10187     }
10188   }
10189   return 0;
10190 }
10191
10192 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10193                                    Instruction *InsertPoint,
10194                                    InstCombiner *IC) {
10195   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10196   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10197   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10198   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10199   // used for address computation.
10200   Instruction::CastOps opcode = 
10201      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10202       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10203   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10204 }
10205
10206
10207 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10208   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10209   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10210   // If so, eliminate the noop.
10211   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10212     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10213
10214   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10215     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10216
10217   bool HasZeroPointerIndex = false;
10218   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10219     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10220
10221   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10222     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10223
10224   // Eliminate unneeded casts for indices.
10225   bool MadeChange = false;
10226   
10227   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10228   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10229        i != e; ++i, ++GTI) {
10230     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10231       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10232         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10233             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10234           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10235           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10236           // is a 32-bit pointer target.
10237           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10238             MadeChange = true;
10239             *i = CI->getOperand(0);
10240           }
10241         }
10242       }
10243       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10244       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10245       // If the incoming value needs a cast instruction,
10246       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10247       // obvious.
10248       Value *Op = *i;
10249       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10250         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10251           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10252           MadeChange = true;
10253         } else {
10254           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10255                                 GEP);
10256           *i = Op;
10257           MadeChange = true;
10258         }
10259       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10260         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10261           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10262           MadeChange = true;
10263         } else {
10264           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10265                                 GEP);
10266           *i = Op;
10267           MadeChange = true;
10268         }
10269       }
10270     }
10271   }
10272   if (MadeChange) return &GEP;
10273
10274   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10275   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10276   // real input to the dest type.
10277   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10278     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10279       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10280       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10281       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10282         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10283         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10284           if (I != BCI) {
10285             I->takeName(BCI);
10286             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10287             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10288           }
10289           return &GEP;
10290         }
10291       }
10292       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10293     }
10294   }
10295   
10296   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10297   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10298   // getelementptr instructions into a single instruction.
10299   //
10300   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10301   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10302     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10303
10304   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10305     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10306     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10307     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10308     //
10309     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10310         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10311       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10312
10313     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10314
10315     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10316     bool EndsWithSequential = false;
10317     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10318            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10319       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10320
10321     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10322     if (EndsWithSequential) {
10323       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10324       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10325       //
10326       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10327       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10328         Sum = GO1;
10329       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10330         Sum = SO1;
10331       } else {
10332         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10333         // target's pointer size.
10334         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10335           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10336             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10337           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10338             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10339           } else {
10340             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10341             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10342               // Convert GO1 to SO1's type.
10343               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10344
10345             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10346               // Convert SO1 to GO1's type.
10347               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10348             } else {
10349               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10350               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10351               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10352             }
10353           }
10354         }
10355         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10356           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10357         else {
10358           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10359           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10360         }
10361       }
10362
10363       // Recycle the GEP we already have if possible.
10364       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10365         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10366         GEP.setOperand(1, Sum);
10367         return &GEP;
10368       } else {
10369         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10370                        SrcGEPOperands.end()-1);
10371         Indices.push_back(Sum);
10372         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10373       }
10374     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10375                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10376                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10377       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10378       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10379                      SrcGEPOperands.end());
10380       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10381     }
10382
10383     if (!Indices.empty())
10384       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10385                                        Indices.end(), GEP.getName());
10386
10387   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10388     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10389     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10390
10391     // Scan for nonconstants...
10392     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10393     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10394     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10395       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10396
10397     if (I == E) {  // If they are all constants...
10398       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10399                                                     &Indices[0],Indices.size());
10400
10401       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10402       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10403     }
10404   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10405     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10406       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10407     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10408       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10409       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10410       //
10411       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10412       //
10413       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10414       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10415       if (const ArrayType *XATy =
10416           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10417         if (const ArrayType *CATy =
10418             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10419           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10420             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10421             // to an array of the same type as the destination pointer
10422             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10423             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10424             GEP.setOperand(0, X);
10425             return &GEP;
10426           }
10427     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10428       // Transform things like:
10429       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10430       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10431       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10432       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10433       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10434           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10435           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10436         Value *Idx[2];
10437         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10438         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10439         Value *V = InsertNewInstBefore(
10440                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10441         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10442         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10443       }
10444       
10445       // Transform things like:
10446       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10447       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10448       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10449       
10450       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10451         uint64_t ArrayEltSize =
10452             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10453         
10454         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10455         // allow either a mul, shift, or constant here.
10456         Value *NewIdx = 0;
10457         ConstantInt *Scale = 0;
10458         if (ArrayEltSize == 1) {
10459           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10460           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10461         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10462           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10463           Scale = CI;
10464         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10465           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10466               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10467             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10468             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10469             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10470             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10471           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10472                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10473             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10474             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10475           }
10476         }
10477         
10478         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10479         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10480         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10481         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10482         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10483             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10484           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10485                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10486           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10487             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10488                                                        false /*ZExt*/);
10489             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10490             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10491           }
10492
10493           // Insert the new GEP instruction.
10494           Value *Idx[2];
10495           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10496           Idx[1] = NewIdx;
10497           Instruction *NewGEP =
10498             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10499           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10500           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10501           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10502         }
10503       }
10504     }
10505   }
10506
10507   return 0;
10508 }
10509
10510 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10511   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10512   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10513     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10514       const Type *NewTy = 
10515         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10516       AllocationInst *New = 0;
10517
10518       // Create and insert the replacement instruction...
10519       if (isa<MallocInst>(AI))
10520         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10521       else {
10522         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10523         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10524       }
10525
10526       InsertNewInstBefore(New, AI);
10527
10528       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10529       // allocas if possible...
10530       //
10531       BasicBlock::iterator It = New;
10532       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10533
10534       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10535       // insert our getelementptr instruction...
10536       //
10537       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10538       Value *Idx[2];
10539       Idx[0] = NullIdx;
10540       Idx[1] = NullIdx;
10541       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10542                                            New->getName()+".sub", It);
10543
10544       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10545       // allocation.
10546       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10547     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10548       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10549     }
10550   }
10551
10552   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10553   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10554   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10555   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10556       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10557     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10558
10559   return 0;
10560 }
10561
10562 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10563   Value *Op = FI.getOperand(0);
10564
10565   // free undef -> unreachable.
10566   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10567     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10568     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10569                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10570     return EraseInstFromFunction(FI);
10571   }
10572   
10573   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10574   // when lots of inlining happens.
10575   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10576     return EraseInstFromFunction(FI);
10577   
10578   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10579   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10580     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10581     return &FI;
10582   }
10583   
10584   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10585   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10586     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10587       AddToWorkList(GEPI);
10588       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10589       return &FI;
10590     }
10591   }
10592   
10593   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10594   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10595     if (MI->hasOneUse()) {
10596       EraseInstFromFunction(FI);
10597       return EraseInstFromFunction(*MI);
10598     }
10599
10600   return 0;
10601 }
10602
10603
10604 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10605 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10606                                         const TargetData *TD) {
10607   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10608   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10609
10610   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10611     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10612     // directly if string length is small enough.
10613     std::string Str;
10614     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10615       unsigned len = Str.length();
10616       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10617       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10618       // Replace LI with immediate integer store.
10619       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10620         APInt StrVal(numBits, 0);
10621         APInt SingleChar(numBits, 0);
10622         if (TD->isLittleEndian()) {
10623           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10624             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10625             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10626           }
10627         } else {
10628           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10629             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10630             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10631           }
10632           // Append NULL at the end.
10633           SingleChar = 0;
10634           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10635         }
10636         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10637         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10638       }
10639     }
10640   }
10641
10642   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10643   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10644     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10645
10646     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10647          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10648       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10649       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10650       // constants.
10651       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10652         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10653           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10654             Value *Idxs[2];
10655             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10656             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10657             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10658             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10659           }
10660
10661       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10662             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10663           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10664           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10665           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10666           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10667                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10668
10669         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10670         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10671         // the result of the loaded value.
10672         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10673                                                              CI->getName(),
10674                                                          LI.isVolatile()),LI);
10675         // Now cast the result of the load.
10676         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10677       }
10678     }
10679   }
10680   return 0;
10681 }
10682
10683 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10684 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10685 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10686 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10687 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10688   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10689   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10690
10691   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10692   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10693     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10694     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10695
10696   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10697   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10698   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10699   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10700   // the load entirely).
10701   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10702
10703   while (BBI != E) {
10704     --BBI;
10705
10706     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10707     // marked invalid.
10708     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10709       return false;
10710     
10711     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10712       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10713     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10714       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10715     }
10716
10717   }
10718   return false;
10719 }
10720
10721 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10722 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10723 /// value in code like this:
10724 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10725 ///   store i32 0, i32* %t0
10726 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10727 ///   %t2 = load i32* %t1
10728 ///
10729 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10730   // Test if the values are trivially equivalent.
10731   if (A == B) return true;
10732
10733   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10734   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10735       isa<CastInst>(A) ||
10736       isa<PHINode>(A) ||
10737       isa<GetElementPtrInst>(A))
10738     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10739       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10740         return true;
10741
10742   // Otherwise they may not be equivalent.
10743   return false;
10744 }
10745
10746 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10747   Value *Op = LI.getOperand(0);
10748
10749   // Attempt to improve the alignment.
10750   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10751   if (KnownAlign >
10752       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10753                                 LI.getAlignment()))
10754     LI.setAlignment(KnownAlign);
10755
10756   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10757   if (isa<CastInst>(Op))
10758     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10759       return Res;
10760
10761   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10762   if (LI.isVolatile()) return 0;
10763   
10764   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10765   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10766   // separated by a few arithmetic operations.
10767   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10768   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10769        --ScanInsts) {
10770     --BBI;
10771     
10772     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10773       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10774         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10775     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10776       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10777         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10778     }
10779
10780     // Don't skip over things that can modify memory.
10781     if (BBI->mayWriteToMemory())
10782       break;
10783   }
10784
10785   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10786     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10787     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10788     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10789         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10790       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10791       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10792       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10793       // CFG.
10794       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10795                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10796       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10797     }
10798   } 
10799
10800   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10801     // load null/undef -> undef
10802     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10803     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10804         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10805       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10806       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10807       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10808       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10809                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10810       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10811     }
10812
10813     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10814     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10815       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10816         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10817
10818     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10819     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10820       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10821         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10822           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10823             if (Constant *V = 
10824                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10825               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10826         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10827           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10828           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10829           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10830           // CFG.
10831           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10832                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10833           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10834         }
10835
10836       } else if (CE->isCast()) {
10837         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10838           return Res;
10839       }
10840     }
10841   }
10842     
10843   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10844   // is all undef or zero, we know what it loads.
10845   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10846     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10847       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10848         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10849       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10850         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10851     }
10852   }
10853
10854   if (Op->hasOneUse()) {
10855     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10856     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10857     // exposes redundancy in the code.
10858     //
10859     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10860     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10861     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10862     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10863     // unconditionally.
10864     //
10865     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10866       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10867       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10868           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10869         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10870                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10871         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10872                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10873         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10874       }
10875
10876       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10877       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10878         if (C->isNullValue()) {
10879           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10880           return &LI;
10881         }
10882
10883       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10884       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10885         if (C->isNullValue()) {
10886           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10887           return &LI;
10888         }
10889     }
10890   }
10891   return 0;
10892 }
10893
10894 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10895 /// when possible.
10896 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10897   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10898   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10899
10900   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10901   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10902     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10903
10904     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10905       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10906       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10907       // constants.
10908       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10909         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10910           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10911             Value* Idxs[2];
10912             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10913             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10914             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10915             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10916           }
10917
10918       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10919           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10920                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10921
10922         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10923         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10924         // the store, cast the value to be stored.
10925         Value *NewCast;
10926         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10927         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10928         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10929         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10930         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10931           if (CastSrcTy->isInteger())
10932             opcode = Instruction::IntToPtr;
10933         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10934           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10935             opcode = Instruction::PtrToInt;
10936         }
10937         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10938           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10939         else
10940           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10941             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10942             SI);
10943         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10944       }
10945     }
10946   }
10947   return 0;
10948 }
10949
10950 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10951   Value *Val = SI.getOperand(0);
10952   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10953
10954   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10955     EraseInstFromFunction(SI);
10956     ++NumCombined;
10957     return 0;
10958   }
10959   
10960   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10961   // alloca dead.
10962   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10963     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10964       EraseInstFromFunction(SI);
10965       ++NumCombined;
10966       return 0;
10967     }
10968     
10969     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10970       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10971           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10972         EraseInstFromFunction(SI);
10973         ++NumCombined;
10974         return 0;
10975       }
10976   }
10977
10978   // Attempt to improve the alignment.
10979   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10980   if (KnownAlign >
10981       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10982                                 SI.getAlignment()))
10983     SI.setAlignment(KnownAlign);
10984
10985   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10986   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10987   // situation often occurs with bitfield accesses.
10988   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10989   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10990        --ScanInsts) {
10991     --BBI;
10992     
10993     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10994       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10995       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
10996           SI.getOperand(1))) {
10997         ++NumDeadStore;
10998         ++BBI;
10999         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11000         continue;
11001       }
11002       break;
11003     }
11004     
11005     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11006     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11007     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11008     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11009       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11010           !SI.isVolatile()) {
11011         EraseInstFromFunction(SI);
11012         ++NumCombined;
11013         return 0;
11014       }
11015       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11016       // may not be dead.
11017       break;
11018     }
11019     
11020     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11021     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11022       break;
11023   }
11024   
11025   
11026   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11027
11028   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11029   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11030     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11031       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11032       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11033         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11034       ++NumCombined;
11035     }
11036     return 0;  // Do not modify these!
11037   }
11038
11039   // store undef, Ptr -> noop
11040   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11041     EraseInstFromFunction(SI);
11042     ++NumCombined;
11043     return 0;
11044   }
11045
11046   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11047   // source instead.
11048   if (isa<CastInst>(Ptr))
11049     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11050       return Res;
11051   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11052     if (CE->isCast())
11053       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11054         return Res;
11055
11056   
11057   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11058   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11059   BBI = &SI; ++BBI;
11060   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11061     if (BI->isUnconditional())
11062       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11063         return 0;  // xform done!
11064   
11065   return 0;
11066 }
11067
11068 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11069 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11070 /// into a phi node with a store in the successor.
11071 ///
11072 /// Simplify things like:
11073 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11074 /// into a phi node with a store in the successor.
11075 ///
11076 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11077   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11078   
11079   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11080   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11081   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11082   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11083   
11084   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11085   // the other predecessor.
11086   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11087   BasicBlock *OtherBB = 0;
11088   if (*PI != StoreBB)
11089     OtherBB = *PI;
11090   ++PI;
11091   if (PI == pred_end(DestBB))
11092     return false;
11093   
11094   if (*PI != StoreBB) {
11095     if (OtherBB)
11096       return false;
11097     OtherBB = *PI;
11098   }
11099   if (++PI != pred_end(DestBB))
11100     return false;
11101
11102   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11103   // for example, if SI is in an infinite loop)
11104   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11105     return false;
11106
11107   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11108   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11109   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11110   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11111     return false;
11112   
11113   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11114   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11115   StoreInst *OtherStore = 0;
11116   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11117     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11118     --BBI;
11119     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11120     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11121       return false;
11122   } else {
11123     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11124     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11125     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11126         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11127       return false;
11128     
11129     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11130     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11131     // lives in OtherBB.
11132     for (;; --BBI) {
11133       // Check to see if we find the matching store.
11134       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11135         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11136           return false;
11137         break;
11138       }
11139       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11140       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11141       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11142           BBI == OtherBB->begin())
11143         return false;
11144     }
11145     
11146     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11147     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11148     // StoreBB.
11149     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11150       // FIXME: This should really be AA driven.
11151       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11152         return false;
11153     }
11154   }
11155   
11156   // Insert a PHI node now if we need it.
11157   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11158   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11159     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11160     PN->reserveOperandSpace(2);
11161     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11162     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11163     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11164   }
11165   
11166   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11167   // insert it.
11168   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11169   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11170                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11171   
11172   // Nuke the old stores.
11173   EraseInstFromFunction(SI);
11174   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11175   ++NumCombined;
11176   return true;
11177 }
11178
11179
11180 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11181   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11182   Value *X = 0;
11183   BasicBlock *TrueDest;
11184   BasicBlock *FalseDest;
11185   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11186       !isa<Constant>(X)) {
11187     // Swap Destinations and condition...
11188     BI.setCondition(X);
11189     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11190     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11191     return &BI;
11192   }
11193
11194   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11195   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11196   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11197                              TrueDest, FalseDest)))
11198     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11199          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11200       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11201       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11202       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11203       NewSCC->takeName(I);
11204       // Swap Destinations and condition...
11205       BI.setCondition(NewSCC);
11206       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11207       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11208       RemoveFromWorkList(I);
11209       I->eraseFromParent();
11210       AddToWorkList(NewSCC);
11211       return &BI;
11212     }
11213
11214   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11215   ICmpInst::Predicate IPred;
11216   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11217                       TrueDest, FalseDest)))
11218     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11219          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11220          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11221       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11222       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11223       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11224       NewSCC->takeName(I);
11225       // Swap Destinations and condition...
11226       BI.setCondition(NewSCC);
11227       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11228       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11229       RemoveFromWorkList(I);
11230       I->eraseFromParent();;
11231       AddToWorkList(NewSCC);
11232       return &BI;
11233     }
11234
11235   return 0;
11236 }
11237
11238 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11239   Value *Cond = SI.getCondition();
11240   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11241     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11242       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11243         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11244         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11245           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11246                                                 AddRHS));
11247         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11248         AddToWorkList(I);
11249         return &SI;
11250       }
11251   }
11252   return 0;
11253 }
11254
11255 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11256   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11257
11258   if (!EV.hasIndices())
11259     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11260
11261   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11262     if (isa<UndefValue>(C))
11263       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11264       
11265     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11266       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11267
11268     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11269       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11270       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11271       if (EV.getNumIndices() > 1)
11272         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11273         // first index
11274         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11275       else
11276         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11277     }
11278     return 0; // Can't handle other constants
11279   } 
11280   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11281     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11282     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11283     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11284          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11285          exti != exte && insi != inse;
11286          ++exti, ++insi) {
11287       if (*insi != *exti)
11288         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11289         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11290         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11291         // operand of the insert. i.e., replace
11292         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11293         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11294         // with
11295         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11296         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11297                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11298     }
11299     if (exti == exte && insi == inse)
11300       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11301       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11302       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11303       // with "i32 42"
11304       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11305     if (exti == exte) {
11306       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11307       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11308       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11309       // with
11310       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11311       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11312       // by switching the order of the insert and extract (though the
11313       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11314       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11315         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11316                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11317         EV);
11318       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11319                                      insi, inse);
11320     }
11321     if (insi == inse)
11322       // The insert list is a prefix of the extract list
11323       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11324       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11325       // i.e., replace
11326       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11327       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11328       // with
11329       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11330       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11331                                       exti, exte);
11332   }
11333   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11334   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11335   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11336   // the value inserted, if appropriate).
11337   return 0;
11338 }
11339
11340 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11341 /// is to leave as a vector operation.
11342 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11343   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11344     return true;
11345   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11346     if (isConstant) return true;
11347     // If all elts are the same, we can extract.
11348     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11349     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11350       if (C->getOperand(i) != Op0)
11351         return false;
11352     return true;
11353   }
11354   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11355   if (!I) return false;
11356   
11357   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11358   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11359   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11360       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11361     return true;
11362   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11363     return true;
11364   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11365     if (BO->hasOneUse() &&
11366         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11367          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11368       return true;
11369   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11370     if (CI->hasOneUse() &&
11371         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11372          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11373       return true;
11374   
11375   return false;
11376 }
11377
11378 /// Read and decode a shufflevector mask.
11379 ///
11380 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11381 /// elements in the input.
11382 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11383   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11384   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11385     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11386   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11387     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11388
11389   std::vector<unsigned> Result;
11390   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11391   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11392     if (isa<UndefValue>(*i))
11393       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11394     else
11395       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11396   return Result;
11397 }
11398
11399 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11400 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11401 /// extracted from the vector.
11402 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11403   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11404   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11405   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11406   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11407     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11408   
11409   if (isa<UndefValue>(V))
11410     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11411   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11412     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11413   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11414     return CP->getOperand(EltNo);
11415   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11416     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11417     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11418       return 0;
11419     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11420     
11421     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11422     // inserted value.
11423     if (EltNo == IIElt) 
11424       return III->getOperand(1);
11425     
11426     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11427     // vector input.
11428     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11429   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11430     unsigned LHSWidth =
11431       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11432     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11433     if (InEl < LHSWidth)
11434       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11435     else if (InEl < LHSWidth*2)
11436       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11437     else
11438       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11439   }
11440   
11441   // Otherwise, we don't know.
11442   return 0;
11443 }
11444
11445 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11446   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11447   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11448     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11449
11450   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11451   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11452     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11453   
11454   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11455     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11456     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11457     // (we do that below, but only when the index is constant).
11458     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11459     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11460       if (C->getOperand(i) != op0) {
11461         op0 = 0; 
11462         break;
11463       }
11464     if (op0)
11465       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11466   }
11467   
11468   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11469   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11470   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11471     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11472     unsigned VectorWidth = 
11473       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11474       
11475     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11476     // crashing the code below.
11477     if (IndexVal >= VectorWidth)
11478       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11479     
11480     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11481     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11482     // property.
11483     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11484       uint64_t UndefElts;
11485       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11486                                                 1 << IndexVal,
11487                                                 UndefElts)) {
11488         EI.setOperand(0, V);
11489         return &EI;
11490       }
11491     }
11492     
11493     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11494       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11495     
11496     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11497     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11498     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11499     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11500       if (const VectorType *VT = 
11501               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11502         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11503           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11504             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11505     }
11506   }
11507   
11508   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11509     if (I->hasOneUse()) {
11510       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11511       // profitable to do so
11512       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11513         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11514         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11515           ExtractElementInst *newEI0 = 
11516             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11517                                    EI.getName()+".lhs");
11518           ExtractElementInst *newEI1 =
11519             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11520                                    EI.getName()+".rhs");
11521           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11522           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11523           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11524         }
11525       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11526         unsigned AS = 
11527           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11528         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11529                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11530         GetElementPtrInst *GEP =
11531           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11532         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11533         return new LoadInst(GEP);
11534       }
11535     }
11536     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11537       // Extracting the inserted element?
11538       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11539         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11540       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11541       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11542       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11543           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11544         AddUsesToWorkList(EI);
11545         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11546         return &EI;
11547       }
11548     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11549       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11550       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11551       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11552         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11553         Value *Src;
11554         unsigned LHSWidth =
11555           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11556
11557         if (SrcIdx < LHSWidth)
11558           Src = SVI->getOperand(0);
11559         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11560           SrcIdx -= LHSWidth;
11561           Src = SVI->getOperand(1);
11562         } else {
11563           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11564         }
11565         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11566       }
11567     }
11568   }
11569   return 0;
11570 }
11571
11572 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11573 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11574 /// Otherwise, return false.
11575 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11576                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11577   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11578          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11579   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11580
11581   if (isa<UndefValue>(V)) {
11582     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11583     return true;
11584   } else if (V == LHS) {
11585     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11586       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11587     return true;
11588   } else if (V == RHS) {
11589     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11590       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11591     return true;
11592   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11593     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11594     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11595     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11596     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11597     
11598     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11599       return false;
11600     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11601     
11602     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11603       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11604       // transitively ok.
11605       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11606         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11607         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11608         return true;
11609       }      
11610     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11611       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11612           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11613         unsigned ExtractedIdx =
11614           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11615         
11616         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11617         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11618           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11619           // transitively ok.
11620           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11621             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11622             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11623               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11624                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11625             } else {
11626               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11627               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11628                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11629               
11630             }
11631             return true;
11632           }
11633         }
11634       }
11635     }
11636   }
11637   // TODO: Handle shufflevector here!
11638   
11639   return false;
11640 }
11641
11642 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11643 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11644 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11645 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11646                                      Value *&RHS) {
11647   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11648          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11649          "Invalid shuffle!");
11650   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11651
11652   if (isa<UndefValue>(V)) {
11653     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11654     return V;
11655   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11656     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11657     return V;
11658   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11659     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11660     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11661     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11662     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11663     
11664     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11665       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11666           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11667         unsigned ExtractedIdx =
11668           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11669         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11670         
11671         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11672         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11673         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11674           RHS = EI->getOperand(0);
11675           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11676           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11677             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11678           return V;
11679         }
11680         
11681         if (VecOp == RHS) {
11682           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11683           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11684           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11685             if (i != InsertedIdx)
11686               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11687           }
11688           return V;
11689         }
11690         
11691         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11692         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11693         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11694           return EI->getOperand(0);
11695         
11696       }
11697     }
11698   }
11699   // TODO: Handle shufflevector here!
11700   
11701   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11702   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11703     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11704   return V;
11705 }
11706
11707 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11708   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11709   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11710   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11711   
11712   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11713   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11714     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11715   
11716   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11717   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11718   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11719     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11720         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11721       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11722       unsigned ExtractedIdx =
11723         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11724       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11725       
11726       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11727         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11728       
11729       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11730         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11731       
11732       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11733       // back into the same place, just use the input vector.
11734       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11735         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11736       
11737       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11738       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11739       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11740       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11741       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11742         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11743         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11744         // Build a new shuffle mask.
11745         std::vector<Constant*> Mask;
11746         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11747           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11748         else {
11749           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11750           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11751                                                        NumVectorElts));
11752         } 
11753         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11754         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11755                                      ConstantVector::get(Mask));
11756       }
11757       
11758       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11759       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11760       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11761         std::vector<Constant*> Mask;
11762         Value *RHS = 0;
11763         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11764         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11765         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11766         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11767       }
11768     }
11769   }
11770
11771   return 0;
11772 }
11773
11774
11775 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11776   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11777   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11778   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11779
11780   bool MadeChange = false;
11781
11782   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11783   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11784     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11785
11786   uint64_t UndefElts;
11787   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11788
11789   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11790     return 0;
11791
11792   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11793   if (VWidth <= 64 &&
11794       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11795     LHS = SVI.getOperand(0);
11796     RHS = SVI.getOperand(1);
11797     MadeChange = true;
11798   }
11799   
11800   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11801   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11802   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11803     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11804       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11805       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11806     }
11807     
11808     // Remap any references to RHS to use LHS.
11809     std::vector<Constant*> Elts;
11810     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11811       if (Mask[i] >= 2*e)
11812         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11813       else {
11814         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11815             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11816           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11817           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11818         } else {
11819           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11820           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11821         }
11822       }
11823     }
11824     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11825     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11826     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11827     LHS = SVI.getOperand(0);
11828     RHS = SVI.getOperand(1);
11829     MadeChange = true;
11830   }
11831   
11832   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11833   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11834     
11835   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11836     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11837     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11838     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11839       
11840     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11841     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11842   }
11843
11844   // Eliminate identity shuffles.
11845   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11846   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11847   
11848   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11849   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11850   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11851   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11852   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11853   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11854   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11855   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11856   // (splat(splat)) -> splat.
11857   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11858     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11859       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11860
11861       std::vector<unsigned> NewMask;
11862       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11863         if (Mask[i] >= 2*e)
11864           NewMask.push_back(2*e);
11865         else
11866           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11867       
11868       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11869       // the replacement.
11870       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11871         std::vector<Constant*> Elts;
11872         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11873           if (NewMask[i] >= e*2) {
11874             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11875           } else {
11876             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11877           }
11878         }
11879         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11880                                      LHSSVI->getOperand(1),
11881                                      ConstantVector::get(Elts));
11882       }
11883     }
11884   }
11885
11886   return MadeChange ? &SVI : 0;
11887 }
11888
11889
11890
11891
11892 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11893 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11894 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11895 /// end of its block.
11896 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11897   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11898
11899   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11900   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11901     return false;
11902
11903   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11904   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11905         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11906     return false;
11907
11908   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11909   // the end of block that could change the value.
11910   if (I->mayReadFromMemory()) {
11911     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11912          Scan != E; ++Scan)
11913       if (Scan->mayWriteToMemory())
11914         return false;
11915   }
11916
11917   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11918
11919   I->moveBefore(InsertPos);
11920   ++NumSunkInst;
11921   return true;
11922 }
11923
11924
11925 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11926 /// all reachable code to the worklist.
11927 ///
11928 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11929 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11930 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11931 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11932 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11933 ///
11934 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11935                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11936                                        InstCombiner &IC,
11937                                        const TargetData *TD) {
11938   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11939   Worklist.push_back(BB);
11940
11941   while (!Worklist.empty()) {
11942     BB = Worklist.back();
11943     Worklist.pop_back();
11944     
11945     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11946     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11947     
11948     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11949       Instruction *Inst = BBI++;
11950       
11951       // DCE instruction if trivially dead.
11952       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11953         ++NumDeadInst;
11954         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11955         Inst->eraseFromParent();
11956         continue;
11957       }
11958       
11959       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11960       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11961         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11962         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11963         ++NumConstProp;
11964         Inst->eraseFromParent();
11965         continue;
11966       }
11967      
11968       IC.AddToWorkList(Inst);
11969     }
11970
11971     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11972     // constant, only visit the reachable successor.
11973     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11974     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11975       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11976         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11977         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11978         Worklist.push_back(ReachableBB);
11979         continue;
11980       }
11981     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11982       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11983         // See if this is an explicit destination.
11984         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11985           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11986             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11987             Worklist.push_back(ReachableBB);
11988             continue;
11989           }
11990         
11991         // Otherwise it is the default destination.
11992         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11993         continue;
11994       }
11995     }
11996     
11997     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11998       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11999   }
12000 }
12001
12002 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12003   bool Changed = false;
12004   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12005   
12006   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12007              << F.getNameStr() << "\n");
12008
12009   {
12010     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12011     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12012     // track of which blocks we visit.
12013     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12014     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12015
12016     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12017     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12018     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12019     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12020       if (!Visited.count(BB)) {
12021         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12022         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12023           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12024
12025           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12026           ++NumDeadInst;
12027
12028           if (!I->use_empty())
12029             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12030           I->eraseFromParent();
12031         }
12032       }
12033   }
12034
12035   while (!Worklist.empty()) {
12036     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12037     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12038
12039     // Check to see if we can DCE the instruction.
12040     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12041       // Add operands to the worklist.
12042       if (I->getNumOperands() < 4)
12043         AddUsesToWorkList(*I);
12044       ++NumDeadInst;
12045
12046       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12047
12048       I->eraseFromParent();
12049       RemoveFromWorkList(I);
12050       continue;
12051     }
12052
12053     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12054     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12055       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12056
12057       // Add operands to the worklist.
12058       AddUsesToWorkList(*I);
12059       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12060
12061       ++NumConstProp;
12062       I->eraseFromParent();
12063       RemoveFromWorkList(I);
12064       continue;
12065     }
12066
12067     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12068       // See if we can constant fold its operands.
12069       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12070         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12071           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12072             i->set(NewC);
12073         }
12074       }
12075     }
12076
12077     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12078     if (I->hasOneUse()) {
12079       BasicBlock *BB = I->getParent();
12080       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12081       if (UserParent != BB) {
12082         bool UserIsSuccessor = false;
12083         // See if the user is one of our successors.
12084         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12085           if (*SI == UserParent) {
12086             UserIsSuccessor = true;
12087             break;
12088           }
12089
12090         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12091         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12092         // otherwise), we can keep going.
12093         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12094             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12095           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12096           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12097       }
12098     }
12099
12100     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12101 #ifndef NDEBUG
12102     std::string OrigI;
12103 #endif
12104     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12105     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12106       ++NumCombined;
12107       // Should we replace the old instruction with a new one?
12108       if (Result != I) {
12109         DOUT << "IC: Old = " << *I
12110              << "    New = " << *Result;
12111
12112         // Everything uses the new instruction now.
12113         I->replaceAllUsesWith(Result);
12114
12115         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12116         AddToWorkList(Result);
12117         AddUsersToWorkList(*Result);
12118
12119         // Move the name to the new instruction first.
12120         Result->takeName(I);
12121
12122         // Insert the new instruction into the basic block...
12123         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12124         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12125
12126         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12127           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12128             ++InsertPos;
12129
12130         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12131
12132         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12133         // use counts.
12134         AddUsesToWorkList(*I);
12135
12136         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12137         // we do not process an instruction that has been deleted.
12138         RemoveFromWorkList(I);
12139
12140         // Erase the old instruction.
12141         InstParent->getInstList().erase(I);
12142       } else {
12143 #ifndef NDEBUG
12144         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12145              << "    New = " << *I;
12146 #endif
12147
12148         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12149         // if so, remove it.
12150         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12151           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12152           // use counts.
12153           AddUsesToWorkList(*I);
12154
12155           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12156           // occurrences of this instruction.
12157           RemoveFromWorkList(I);
12158           I->eraseFromParent();
12159         } else {
12160           AddToWorkList(I);
12161           AddUsersToWorkList(*I);
12162         }
12163       }
12164       Changed = true;
12165     }
12166   }
12167
12168   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12169     
12170   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12171   WorklistMap.clear();
12172   return Changed;
12173 }
12174
12175
12176 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12177   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12178   
12179   bool EverMadeChange = false;
12180
12181   // Iterate while there is work to do.
12182   unsigned Iteration = 0;
12183   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12184     EverMadeChange = true;
12185   return EverMadeChange;
12186 }
12187
12188 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12189   return new InstCombiner();
12190 }
12191
12192