Fix a shufflevector instcombine that was emitting invalid masks indices
[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     std::vector<Instruction*> 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((intptr_t)&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 &CI);
223     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
224     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
225     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
226     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
227     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
228     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
229     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
230     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
231     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
232     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
233     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
234     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
235     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
236     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
237
238     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
239     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
240
241   private:
242     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
243     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
244     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
245     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
246                                    bool DoXform = true);
247     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
248
249   public:
250     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
251     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
252     //
253     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
254       assert(New && New->getParent() == 0 &&
255              "New instruction already inserted into a basic block!");
256       BasicBlock *BB = Old.getParent();
257       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
258       AddToWorkList(New);
259       return New;
260     }
261
262     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
263     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
264     /// cast.
265     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
266                             Instruction &Pos) {
267       if (V->getType() == Ty) return V;
268
269       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
270         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
271       
272       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
273       AddToWorkList(C);
274       return C;
275     }
276         
277     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
278       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
279     }
280
281
282     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
283     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
284     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
285     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
286     // modified.
287     //
288     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
289       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
290       if (&I != V) {
291         I.replaceAllUsesWith(V);
292         return &I;
293       } else {
294         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
295         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
296         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
297         return &I;
298       }
299     }
300
301     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
302     // found to be replacable with another preexisting expression or was
303     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
304     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
305     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
306     //
307     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
308       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
309       if (Old != New)
310         Old->replaceAllUsesWith(New);
311       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
312         AddToWorkList(I);
313       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
314         AddToWorkList(I);
315       return true;
316     }
317     
318     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
319     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
320     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
321     // this function.
322     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
323       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
324       AddUsesToWorkList(I);
325       RemoveFromWorkList(&I);
326       I.eraseFromParent();
327       return 0;  // Don't do anything with FI
328     }
329         
330     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
331                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
332       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
333     }
334     
335     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
336                            unsigned Depth = 0) const {
337       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
338     }
339     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
340       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
341     }
342
343   private:
344     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
345     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
346     /// casts that are known to not do anything...
347     ///
348     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
349                                    Value *V, const Type *DestTy,
350                                    Instruction *InsertBefore);
351
352     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
353     /// commutative operators.
354     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
355
356     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
357     /// most-complex to least-complex order.
358     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
359
360     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
361     /// on the demanded bits.
362     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
363                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
364                               unsigned Depth = 0);
365
366     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
367                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
368       
369     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
370     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
371     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
372     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
373
374     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
375     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
376     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
377     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
378     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
379     
380     
381     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
382                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
383     
384     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
385                               bool isSub, Instruction &I);
386     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
387                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
388     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
389     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
390     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
391     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
392     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
393
394
395     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
396
397     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
398                                     unsigned CastOpc,
399                                     int &NumCastsRemoved);
400     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
401                                         unsigned PrefAlign = 0);
402
403   };
404 }
405
406 char InstCombiner::ID = 0;
407 static RegisterPass<InstCombiner>
408 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
409
410 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
411 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
412 static unsigned getComplexity(Value *V) {
413   if (isa<Instruction>(V)) {
414     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
415       return 3;
416     return 4;
417   }
418   if (isa<Argument>(V)) return 3;
419   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
420 }
421
422 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
423 // it.
424 static bool isOnlyUse(Value *V) {
425   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
426 }
427
428 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
429 // though a va_arg area...
430 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
431   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
432     if (ITy->getBitWidth() < 32)
433       return Type::Int32Ty;
434   }
435   return Ty;
436 }
437
438 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
439 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
440 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
441   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
442     return I->getOperand(0);
443   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
444     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
445       return CE->getOperand(0);
446   return 0;
447 }
448
449 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
450 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
451 static Instruction::CastOps 
452 isEliminableCastPair(
453   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
454   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
455   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
456   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
457 ) {
458   
459   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
460   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
461
462   // Get the opcodes of the two Cast instructions
463   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
464   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
465
466   return Instruction::CastOps(
467       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
468                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
469 }
470
471 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
472 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
473 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
474 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
475                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
476   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
477   
478   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
479   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
480     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
481       return false;
482   return true;
483 }
484
485 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
486 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
487 /// casts that are known to not do anything...
488 ///
489 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
490                                              Value *V, const Type *DestTy,
491                                              Instruction *InsertBefore) {
492   if (V->getType() == DestTy) return V;
493   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
494     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
495   
496   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
497 }
498
499 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
500 // operators:
501 //
502 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
503 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
504 //     binary operators.
505 //
506 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
507 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
508 //
509 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
510   bool Changed = false;
511   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
512     Changed = !I.swapOperands();
513
514   if (!I.isAssociative()) return Changed;
515   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
516   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
517     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
518       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
519         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
520                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
521                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
522         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
523         I.setOperand(1, Folded);
524         return true;
525       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
526         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
527             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
528           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
529           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
530
531           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
532           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
533           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
534                                                     Op1->getOperand(0),
535                                                     Op1->getName(), &I);
536           AddToWorkList(New);
537           I.setOperand(0, New);
538           I.setOperand(1, Folded);
539           return true;
540         }
541     }
542   return Changed;
543 }
544
545 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
546 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
547 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
548 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
549   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
550     return false;
551   I.swapOperands();
552   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
553   return true;
554 }
555
556 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
557 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
558 //
559 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
560   if (BinaryOperator::isNeg(V))
561     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
562
563   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
564   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
565     return ConstantExpr::getNeg(C);
566
567   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
568     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
569       return ConstantExpr::getNeg(C);
570
571   return 0;
572 }
573
574 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
575   if (BinaryOperator::isNot(V))
576     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
577
578   // Constants can be considered to be not'ed values...
579   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
580     return ConstantInt::get(~C->getValue());
581   return 0;
582 }
583
584 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
585 // other computations (because it has a constant operand), return the
586 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
587 // Otherwise, return null.
588 //
589 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
590   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
591     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
592       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
593         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
594           return I->getOperand(0);
595       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
596         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
597           // The multiplier is really 1 << CST.
598           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
599           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
600           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
601           return I->getOperand(0);
602         }
603     }
604   return 0;
605 }
606
607 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
608 /// expression, return it.
609 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
610   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
611   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
612     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
613       return cast<User>(V);
614   return false;
615 }
616
617 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
618 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
619 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
620   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
621     return I->getOpcode();
622   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
623     return CE->getOpcode();
624   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
625   return Instruction::UserOp1;
626 }
627
628 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
629 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
630   APInt Val(C->getValue());
631   return ConstantInt::get(++Val);
632 }
633 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
634 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
635   APInt Val(C->getValue());
636   return ConstantInt::get(--Val);
637 }
638 /// Add - Add two ConstantInts together
639 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
640   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
641 }
642 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
643 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
644   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
645 }
646 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
647 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
648   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
649 }
650 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
651 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
652   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
653 }
654 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
655 /// this size.
656 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
657   uint32_t W = C1->getBitWidth();
658   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
659   if (sign) {
660     LHSExt.sext(W * 2);
661     RHSExt.sext(W * 2);
662   } else {
663     LHSExt.zext(W * 2);
664     RHSExt.zext(W * 2);
665   }
666
667   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
668
669   if (sign) {
670     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
671     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
672     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
673   } else 
674     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
675 }
676
677
678 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
679 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
680 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
681 /// constant and return true.
682 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
683                                    APInt Demanded) {
684   assert(I && "No instruction?");
685   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
686
687   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
688   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
689   if (!OpC) return false;
690
691   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
692   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
693   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
694     return false;
695
696   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
697   Demanded &= OpC->getValue();
698   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
699   return true;
700 }
701
702 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
703 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
704 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
705 // min/max.
706 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
707                                                    const APInt& KnownZero,
708                                                    const APInt& KnownOne,
709                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
710   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
711   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
712          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
713          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
714          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
715   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
716
717   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
718   // bit if it is unknown.
719   Min = KnownOne;
720   Max = KnownOne|UnknownBits;
721   
722   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
723     Min.set(BitWidth-1);
724     Max.clear(BitWidth-1);
725   }
726 }
727
728 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
729 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
730 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
731 // min/max.
732 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
733                                                      const APInt &KnownZero,
734                                                      const APInt &KnownOne,
735                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
736   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
737   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
738          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
739          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
740          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
741   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
742   
743   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
744   Min = KnownOne;
745   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
746   Max = KnownOne|UnknownBits;
747 }
748
749 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
750 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
751 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
752 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
753 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
754 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
755 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
756 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
757 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
758 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
759 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
760 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
761 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
762 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
763 /// and KnownOne must all be the same.
764 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
765                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
766                                         unsigned Depth) {
767   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
768   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
769   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
770   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
771   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
772          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
773          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
774          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
775           must have same BitWidth");
776   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
777     // We know all of the bits for a constant!
778     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
779     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
780     return false;
781   }
782   
783   KnownZero.clear(); 
784   KnownOne.clear();
785   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
786     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
787       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
788       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
789       return false;
790     }
791     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
792     // just set the DemandedMask to all bits.
793     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
794   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
795     if (V != UndefValue::get(VTy))
796       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
797     return false;
798   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
799     return false;
800   }
801   
802   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
803   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
804
805   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
806   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
807   switch (I->getOpcode()) {
808   default:
809     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
810     break;
811   case Instruction::And:
812     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
813     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
814                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
815       return true;
816     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
817            "Bits known to be one AND zero?"); 
818
819     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
820     // LHS.
821     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
822                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
823       return true;
824     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
825            "Bits known to be one AND zero?"); 
826
827     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
828     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
829     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
830         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
831       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
832     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
833         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
834       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
835     
836     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
837     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
838       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
839       
840     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
841     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
842       return UpdateValueUsesWith(I, I);
843       
844     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
845     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
846     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
847     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
848     break;
849   case Instruction::Or:
850     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
851     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
852                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
853       return true;
854     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
855            "Bits known to be one AND zero?"); 
856     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
857     // LHS.
858     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
859                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
860       return true;
861     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
862            "Bits known to be one AND zero?"); 
863     
864     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
865     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
866     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
867         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
868       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
869     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
870         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
871       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
872
873     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
874     // the other side, just use the 'other' side.
875     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
876         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
877       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
878     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
879         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
880       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
881         
882     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
883     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
884       return UpdateValueUsesWith(I, I);
885           
886     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
887     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
888     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
889     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
890     break;
891   case Instruction::Xor: {
892     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
893                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
894       return true;
895     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
896            "Bits known to be one AND zero?"); 
897     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
898                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
899       return true;
900     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
901            "Bits known to be one AND zero?"); 
902     
903     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
904     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
905     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
906       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
907     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
908       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
909     
910     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
911     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
912                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
913     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
914     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
915                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
916     
917     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
918     // other, turn this into an *inclusive* or.
919     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
920     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
921       Instruction *Or =
922         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
923                                  I->getName());
924       InsertNewInstBefore(Or, *I);
925       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
926     }
927     
928     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
929     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
930     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
931     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
932     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
933       // all known
934       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
935         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
936         Instruction *And = 
937           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
938         InsertNewInstBefore(And, *I);
939         return UpdateValueUsesWith(I, And);
940       }
941     }
942     
943     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
944     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
945     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
946       return UpdateValueUsesWith(I, I);
947     
948     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
949     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
950     break;
951   }
952   case Instruction::Select:
953     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
954                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
955       return true;
956     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
957                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
958       return true;
959     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
960            "Bits known to be one AND zero?"); 
961     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
962            "Bits known to be one AND zero?"); 
963     
964     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
965     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
966       return UpdateValueUsesWith(I, I);
967     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
968       return UpdateValueUsesWith(I, I);
969     
970     // Only known if known in both the LHS and RHS.
971     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
972     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
973     break;
974   case Instruction::Trunc: {
975     uint32_t truncBf = 
976       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
977     DemandedMask.zext(truncBf);
978     RHSKnownZero.zext(truncBf);
979     RHSKnownOne.zext(truncBf);
980     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
981                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
982       return true;
983     DemandedMask.trunc(BitWidth);
984     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
985     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
986     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
987            "Bits known to be one AND zero?"); 
988     break;
989   }
990   case Instruction::BitCast:
991     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
992       return false;
993       
994     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
995                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
996       return true;
997     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
998            "Bits known to be one AND zero?"); 
999     break;
1000   case Instruction::ZExt: {
1001     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1002     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1003     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1004     
1005     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1006     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1007     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1008     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1009                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1010       return true;
1011     DemandedMask.zext(BitWidth);
1012     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1013     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1014     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1015            "Bits known to be one AND zero?"); 
1016     // The top bits are known to be zero.
1017     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1018     break;
1019   }
1020   case Instruction::SExt: {
1021     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1022     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1023     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1024     
1025     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1026                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1027
1028     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1029     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1030     // bit is demanded.
1031     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1032       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1033       
1034     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1035     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1036     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1037     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1038                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1039       return true;
1040     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1041     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1042     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1043     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1044            "Bits known to be one AND zero?"); 
1045       
1046     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1047     // top bits of the result.
1048
1049     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1050     // convert this into a zero extension.
1051     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1052     {
1053       // Convert to ZExt cast
1054       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1055       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1056     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1057       RHSKnownOne |= NewBits;
1058     }
1059     break;
1060   }
1061   case Instruction::Add: {
1062     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1063     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1064     // either.
1065     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1066       
1067     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1068     // we can do.
1069     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1070       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1071       // won't work if the RHS is zero.
1072       if (RHS->isZero())
1073         break;
1074       
1075       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1076       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1077       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1078
1079       // Find information about known zero/one bits in the input.
1080       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1081                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1082         return true;
1083
1084       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1085       // the constant.
1086       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1087         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1088       
1089       // Avoid excess work.
1090       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1091         break;
1092       
1093       // Turn it into OR if input bits are zero.
1094       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1095         Instruction *Or =
1096           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1097                                    I->getName());
1098         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1099         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1100       }
1101       
1102       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1103       // depending on potential carries from the input constant and the
1104       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1105       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1106       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1107       
1108       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1109       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1110       // this scan.
1111       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1112       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1113       
1114       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1115       
1116       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1117       // other, and there is no input carry.
1118       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1119                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1120       
1121       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1122       // is no input carry.
1123       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1124     } else {
1125       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1126       // the high bits of its LHS or RHS.
1127       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1128         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1129         // significant bit and all those below it.
1130         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1131         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1132                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1133           return true;
1134         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1135                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1136           return true;
1137       }
1138     }
1139     break;
1140   }
1141   case Instruction::Sub:
1142     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1143     // the high bits of its LHS or RHS.
1144     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1145       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1146       // significant bit and all those below it.
1147       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1148       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1149       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1150                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1151         return true;
1152       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1153                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1154         return true;
1155     }
1156     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1157     // the known zeros and ones.
1158     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1159     break;
1160   case Instruction::Shl:
1161     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1162       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1163       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1164       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1165                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1166         return true;
1167       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1168              "Bits known to be one AND zero?"); 
1169       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1170       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1171       // low bits known zero.
1172       if (ShiftAmt)
1173         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1174     }
1175     break;
1176   case Instruction::LShr:
1177     // For a logical shift right
1178     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1179       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1180       
1181       // Unsigned shift right.
1182       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1183       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1184                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1185         return true;
1186       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1187              "Bits known to be one AND zero?"); 
1188       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1189       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1190       if (ShiftAmt) {
1191         // Compute the new bits that are at the top now.
1192         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1193         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1194       }
1195     }
1196     break;
1197   case Instruction::AShr:
1198     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1199     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1200     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1201     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1202     if (DemandedMask == 1) {
1203       // Perform the logical shift right.
1204       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1205                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1206       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1207       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1208     }    
1209
1210     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1211     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1212     if (DemandedMask.isSignBit())
1213       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1214     
1215     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1216       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1217       
1218       // Signed shift right.
1219       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1220       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1221       // demanded.
1222       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1223         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1224       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1225                                DemandedMaskIn,
1226                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1227         return true;
1228       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1229              "Bits known to be one AND zero?"); 
1230       // Compute the new bits that are at the top now.
1231       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1232       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1233       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1234         
1235       // Handle the sign bits.
1236       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1237       // Adjust to where it is now in the mask.
1238       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1239         
1240       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1241       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1242       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1243           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1244         // Perform the logical shift right.
1245         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1246                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1247         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1248         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1249       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1250         RHSKnownOne |= HighBits;
1251       }
1252     }
1253     break;
1254   case Instruction::SRem:
1255     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1256       APInt RA = Rem->getValue();
1257       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1258         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1259           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1260
1261         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1262         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1263         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1264                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1265           return true;
1266
1267         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1268           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1269         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1270           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1271
1272         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1273         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1274
1275         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1276       }
1277     }
1278     break;
1279   case Instruction::URem: {
1280     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1281     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1282     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1283                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1284       return true;
1285
1286     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1287     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1288                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1289       return true;
1290
1291     Leaders = std::max(Leaders,
1292                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1293     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1294     break;
1295   }
1296   case Instruction::Call:
1297     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1298       switch (II->getIntrinsicID()) {
1299       default: break;
1300       case Intrinsic::bswap: {
1301         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1302         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1303         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1304         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1305           
1306         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1307         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1308         // have 14 leading zeros, round to 8.
1309         NLZ &= ~7;
1310         NTZ &= ~7;
1311         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1312         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1313           unsigned ResultBit = NTZ;
1314           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1315           
1316           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1317           // the right place.
1318           Instruction *NewVal;
1319           if (InputBit > ResultBit)
1320             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1321                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1322           else
1323             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1324                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1325           NewVal->takeName(I);
1326           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1327           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1328         }
1329           
1330         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1331         break;
1332       }
1333       }
1334     }
1335     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1336     break;
1337   }
1338   
1339   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1340   // constant.
1341   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1342     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1343   return false;
1344 }
1345
1346
1347 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1348 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1349 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1350 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1351 ///
1352 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1353 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1354 /// returned.  This returns null if no change was made.
1355 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1356                                                 uint64_t &UndefElts,
1357                                                 unsigned Depth) {
1358   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1359   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1360   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1361   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1362          "Invalid DemandedElts!");
1363
1364   if (isa<UndefValue>(V)) {
1365     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1366     UndefElts = EltMask;
1367     return 0;
1368   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1369     UndefElts = EltMask;
1370     return UndefValue::get(V->getType());
1371   }
1372   
1373   UndefElts = 0;
1374   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1375     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1376     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1377
1378     std::vector<Constant*> Elts;
1379     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1380       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1381         Elts.push_back(Undef);
1382         UndefElts |= (1ULL << i);
1383       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1384         Elts.push_back(Undef);
1385         UndefElts |= (1ULL << i);
1386       } else {                               // Otherwise, defined.
1387         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1388       }
1389         
1390     // If we changed the constant, return it.
1391     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1392     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1393   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1394     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1395     // set to undef.
1396     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1397     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1398     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1399     std::vector<Constant*> Elts;
1400     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1401       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1402     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1403     return ConstantVector::get(Elts);
1404   }
1405   
1406   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1407     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1408       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1409       return false;
1410     }
1411     return false;
1412   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1413     return false;
1414   }
1415   
1416   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1417   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1418   
1419   bool MadeChange = false;
1420   uint64_t UndefElts2;
1421   Value *TmpV;
1422   switch (I->getOpcode()) {
1423   default: break;
1424     
1425   case Instruction::InsertElement: {
1426     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1427     // demand exactly the same input as we produce.
1428     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1429     if (Idx == 0) {
1430       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1431       // which elt is getting updated.
1432       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1433                                         UndefElts2, Depth+1);
1434       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1435       break;
1436     }
1437     
1438     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1439     // insertelement.
1440     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1441     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1442       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1443     
1444     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1445     // input demanded set is simpler than the output set.
1446     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1447                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1448                                       UndefElts, Depth+1);
1449     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1450
1451     // The inserted element is defined.
1452     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1453     break;
1454   }
1455   case Instruction::BitCast: {
1456     // Vector->vector casts only.
1457     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1458     if (!VTy) break;
1459     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1460     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1461     unsigned Ratio;
1462
1463     if (VWidth == InVWidth) {
1464       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1465       // elements as are demanded of us.
1466       Ratio = 1;
1467       InputDemandedElts = DemandedElts;
1468     } else if (VWidth > InVWidth) {
1469       // Untested so far.
1470       break;
1471       
1472       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1473       // then an input element is live if any of the corresponding output
1474       // elements are live.
1475       Ratio = VWidth/InVWidth;
1476       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1477         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1478           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1479       }
1480     } else {
1481       // Untested so far.
1482       break;
1483       
1484       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1485       // then an input element is live if the corresponding output element is
1486       // live.
1487       Ratio = InVWidth/VWidth;
1488       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1489         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1490           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1491     }
1492     
1493     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1494     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1495                                       UndefElts2, Depth+1);
1496     if (TmpV) {
1497       I->setOperand(0, TmpV);
1498       MadeChange = true;
1499     }
1500     
1501     UndefElts = UndefElts2;
1502     if (VWidth > InVWidth) {
1503       assert(0 && "Unimp");
1504       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1505       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1506       // undef.
1507       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1508         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1509           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1510     } else if (VWidth < InVWidth) {
1511       assert(0 && "Unimp");
1512       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1513       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1514       // elements are undef.
1515       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1516       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1517         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1518           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1519     }
1520     break;
1521   }
1522   case Instruction::And:
1523   case Instruction::Or:
1524   case Instruction::Xor:
1525   case Instruction::Add:
1526   case Instruction::Sub:
1527   case Instruction::Mul:
1528     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1529     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1530                                       UndefElts, Depth+1);
1531     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1532     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1533                                       UndefElts2, Depth+1);
1534     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1535       
1536     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1537     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1538     UndefElts &= UndefElts2;
1539     break;
1540     
1541   case Instruction::Call: {
1542     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1543     if (!II) break;
1544     switch (II->getIntrinsicID()) {
1545     default: break;
1546       
1547     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1548     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1549     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1550     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1551     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1552     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1553     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1554     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1555     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1556     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1557       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1558                                         UndefElts, Depth+1);
1559       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1560       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1561                                         UndefElts2, Depth+1);
1562       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1563
1564       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1565       // scalarize it now.
1566       if (DemandedElts == 1) {
1567         switch (II->getIntrinsicID()) {
1568         default: break;
1569         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1570         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1571         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1572         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1573           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1574           Value *LHS = II->getOperand(1);
1575           Value *RHS = II->getOperand(2);
1576           // Extract the element as scalars.
1577           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1578           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1579           
1580           switch (II->getIntrinsicID()) {
1581           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1582           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1583           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1584             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1585                                                         II->getName()), *II);
1586             break;
1587           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1588           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1589             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1590                                                          II->getName()), *II);
1591             break;
1592           }
1593           
1594           Instruction *New =
1595             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1596                                       II->getName());
1597           InsertNewInstBefore(New, *II);
1598           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1599           return New;
1600         }            
1601       }
1602         
1603       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1604       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1605       UndefElts &= UndefElts2;
1606       break;
1607     }
1608     break;
1609   }
1610   }
1611   return MadeChange ? I : 0;
1612 }
1613
1614
1615 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1616 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1617 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1618 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1619 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1620 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1621 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1622 ///
1623 template<typename Functor>
1624 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1625   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1626   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1627
1628   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1629   if (F.shouldApply(LHS))
1630     return F.apply(Root);
1631
1632   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1633   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1634   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1635     // Should we apply this transform to the RHS?
1636     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1637
1638     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1639     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1640       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1641       ShouldApply = true;
1642     }
1643
1644     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1645     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1646     if (ShouldApply) {
1647       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1648       // and perform the reassociation.
1649       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1650
1651       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1652       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1653
1654       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1655       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1656       if (&Root == TmpLHSI) {
1657         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1658         return 0;
1659       }
1660       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1661       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1662       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1663       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1664       ARI = Root;
1665
1666       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1667       // get to LHSI.
1668       while (TmpLHSI != LHSI) {
1669         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1670         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1671         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1672         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1673         ARI = NextLHSI;
1674
1675         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1676         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1677         TmpLHSI = NextLHSI;
1678         ExtraOperand = NextOp;
1679       }
1680
1681       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1682       // the transformation...
1683       return F.apply(Root);
1684     }
1685
1686     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1687   }
1688   return 0;
1689 }
1690
1691 namespace {
1692
1693 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1694 struct AddRHS {
1695   Value *RHS;
1696   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1697   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1698   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1699     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1700                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1701   }
1702 };
1703
1704 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1705 //                 iff C1&C2 == 0
1706 struct AddMaskingAnd {
1707   Constant *C2;
1708   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1709   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1710     ConstantInt *C1;
1711     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1712            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1713   }
1714   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1715     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1716   }
1717 };
1718
1719 }
1720
1721 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1722                                              InstCombiner *IC) {
1723   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1724     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1725       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1726
1727     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1728           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1729   }
1730
1731   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1732   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1733   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1734
1735   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1736     if (ConstIsRHS)
1737       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1738     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1739   }
1740
1741   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1742   if (!ConstIsRHS)
1743     std::swap(Op0, Op1);
1744   Instruction *New;
1745   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1746     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1747   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1748     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1749                           SO->getName()+".cmp");
1750   else {
1751     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1752     abort();
1753   }
1754   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1755 }
1756
1757 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1758 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1759 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1760 // not have a second operand.
1761 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1762                                      InstCombiner *IC) {
1763   // Don't modify shared select instructions
1764   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1765   Value *TV = SI->getOperand(1);
1766   Value *FV = SI->getOperand(2);
1767
1768   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1769     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1770     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1771
1772     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1773     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1774
1775     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1776                               SelectFalseVal);
1777   }
1778   return 0;
1779 }
1780
1781
1782 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1783 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1784 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1785 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1786   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1787   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1788   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1789
1790   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1791   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1792   // or if *it* is a PHI, bail out.
1793   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1794   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1795     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1796       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1797       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1798       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1799       
1800       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1801       // loop.
1802       if (NonConstBB == I.getParent())
1803         return 0;
1804     }
1805   
1806   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1807   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1808   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1809   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1810   if (NonConstBB) {
1811     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1812     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1813   }
1814
1815   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1816   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1817   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1818   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1819   NewPN->takeName(PN);
1820
1821   // Next, add all of the operands to the PHI.
1822   if (I.getNumOperands() == 2) {
1823     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1824     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1825       Value *InV = 0;
1826       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1827         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1828           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1829         else
1830           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1831       } else {
1832         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1833         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1834           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1835                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1836                                        NonConstBB->getTerminator());
1837         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1838           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1839                                 CI->getPredicate(),
1840                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1841                                 NonConstBB->getTerminator());
1842         else
1843           assert(0 && "Unknown binop!");
1844         
1845         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1846       }
1847       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1848     }
1849   } else { 
1850     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1851     const Type *RetTy = CI->getType();
1852     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1853       Value *InV;
1854       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1855         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1856       } else {
1857         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1858         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1859                                I.getType(), "phitmp", 
1860                                NonConstBB->getTerminator());
1861         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1862       }
1863       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1864     }
1865   }
1866   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1867 }
1868
1869
1870 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1871 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1872 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1873 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1874 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1875   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1876   // ones.
1877   
1878   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1879   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1880   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1881   // sign extend fine.
1882   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1883     return true;
1884   
1885   
1886   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1887   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1888   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1889   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1890   
1891   // TODO: Implement.
1892   
1893   return false;
1894 }
1895
1896
1897 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1898   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1899   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1900
1901   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1902     // X + undef -> undef
1903     if (isa<UndefValue>(RHS))
1904       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1905
1906     // X + 0 --> X
1907     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1908       if (RHSC->isNullValue())
1909         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1910     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1911       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1912                               (I.getType())->getValueAPF()))
1913         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1914     }
1915
1916     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1917       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1918       const APInt& Val = CI->getValue();
1919       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1920       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1921         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1922       
1923       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1924       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1925       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1926         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1927         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1928                                  KnownZero, KnownOne))
1929           return &I;
1930       }
1931     }
1932
1933     if (isa<PHINode>(LHS))
1934       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1935         return NV;
1936     
1937     ConstantInt *XorRHS = 0;
1938     Value *XorLHS = 0;
1939     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1940         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1941       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1942       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1943       
1944       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1945       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1946       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1947       do {
1948         if (TySizeBits > Size) {
1949           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1950           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1951           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1952               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1953             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1954             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1955                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1956               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1957             break;
1958           }
1959         }
1960         Size >>= 1;
1961         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1962         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1963       } while (Size >= 1);
1964       
1965       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1966       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
1967       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
1968       // that the back ends can handle.
1969       const Type *MiddleType = 0;
1970       switch (Size) {
1971         default: break;
1972         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1973         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1974         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1975       }
1976       if (MiddleType) {
1977         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1978         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1979         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
1980       }
1981     }
1982   }
1983
1984   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
1985     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1986
1987   // X + X --> X << 1
1988   if (I.getType()->isInteger()) {
1989     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1990
1991     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1992       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1993         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1994           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1995     }
1996     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1997       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1998         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1999           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2000     }
2001   }
2002
2003   // -A + B  -->  B - A
2004   // -A + -B  -->  -(A + B)
2005   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2006     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2007       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2008         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2009         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2010         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2011       }
2012     }
2013     
2014     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2015   }
2016
2017   // A + -B  -->  A - B
2018   if (!isa<Constant>(RHS))
2019     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2020       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2021
2022
2023   ConstantInt *C2;
2024   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2025     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2026       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2027
2028     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2029     ConstantInt *C1;
2030     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2031       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2032   }
2033
2034   // X + X*C --> X * (C+1)
2035   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2036     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2037
2038   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2039   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2040     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2041   
2042
2043   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2044   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2045     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2046       return R;
2047   
2048   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2049   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2050     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2051     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2052     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2053     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2054     if (LHSKnownZero != 0) {
2055       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2056       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2057       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2058       
2059       // No bits in common -> bitwise or.
2060       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2061         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2062     }
2063   }
2064
2065   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2066   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2067     Value *W, *X, *Y, *Z;
2068     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2069         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2070       if (W != Y) {
2071         if (W == Z) {
2072           std::swap(Y, Z);
2073         } else if (Y == X) {
2074           std::swap(W, X);
2075         } else if (X == Z) {
2076           std::swap(Y, Z);
2077           std::swap(W, X);
2078         }
2079       }
2080
2081       if (W == Y) {
2082         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2083                                                             LHS->getName()), I);
2084         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2085       }
2086     }
2087   }
2088
2089   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2090     Value *X = 0;
2091     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2092       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2093
2094     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2095     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2096       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2097       if (Anded == CRHS) {
2098         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2099         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2100         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2101
2102         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2103         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2104
2105         // See if the and mask includes all of these bits.
2106         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2107
2108         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2109           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2110           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2111                                                             LHS->getName()), I);
2112           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2113         }
2114       }
2115     }
2116
2117     // Try to fold constant add into select arguments.
2118     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2119       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2120         return R;
2121   }
2122
2123   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2124   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2125   {
2126     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2127     Value *Other = RHS;
2128     if (!CI) {
2129       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2130       Other = LHS;
2131     }
2132     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2133         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2134          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2135         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2136       unsigned AS =
2137         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2138       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2139                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2140       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2141       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2142     }
2143   }
2144   
2145   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2146   {
2147     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2148     Value *Other = RHS;
2149     if (!SI) {
2150       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2151       Other = LHS;
2152     }
2153     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2154       Value *TV = SI->getTrueValue();
2155       Value *FV = SI->getFalseValue();
2156       Value *A, *N;
2157
2158       // Can we fold the add into the argument of the select?
2159       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2160       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2161           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2162         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2163       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2164           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2165         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2166     }
2167   }
2168   
2169   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2170   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2171     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2172       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2173
2174   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2175   // integer add followed by a sext.
2176   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2177     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2178     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2179       Constant *CI = 
2180         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2181       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2182           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2183           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2184         // Insert the new, smaller add.
2185         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2186                                                         CI, "addconv");
2187         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2188         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2189       }
2190     }
2191     
2192     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2193     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2194       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2195       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2196       // integer add will not overflow.
2197       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2198           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2199           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2200                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2201         // Insert the new integer add.
2202         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2203                                                         RHSConv->getOperand(0),
2204                                                         "addconv");
2205         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2206         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2207       }
2208     }
2209   }
2210   
2211   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2212   // integer add followed by a promotion.
2213   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2214     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2215     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2216     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2217     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2218     // instcombined.
2219     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2220       Constant *CI = 
2221       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2222       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2223           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2224           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2225         // Insert the new integer add.
2226         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2227                                                         CI, "addconv");
2228         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2229         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2230       }
2231     }
2232     
2233     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2234     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2235       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2236       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2237       // and if the integer add will not overflow.
2238       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2239           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2240           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2241                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2242         // Insert the new integer add.
2243         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2244                                                         RHSConv->getOperand(0),
2245                                                         "addconv");
2246         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2247         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2248       }
2249     }
2250   }
2251   
2252   return Changed ? &I : 0;
2253 }
2254
2255 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2256   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2257
2258   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2259       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2260     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2261
2262   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2263   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2264     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2265
2266   if (isa<UndefValue>(Op0))
2267     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2268   if (isa<UndefValue>(Op1))
2269     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2270
2271   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2272     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2273     if (C->isAllOnesValue())
2274       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2275
2276     // C - ~X == X + (1+C)
2277     Value *X = 0;
2278     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2279       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2280
2281     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2282     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2283     if (C->isZero()) {
2284       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2285         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2286           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2287             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2288             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2289                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2290               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2291               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2292                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2293             }
2294           }
2295         }
2296         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2297           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2298             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2299             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2300                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2301               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2302               return BinaryOperator::CreateLShr(
2303                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2304             }
2305           }
2306         }
2307       }
2308     }
2309
2310     // Try to fold constant sub into select arguments.
2311     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2312       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2313         return R;
2314
2315     if (isa<PHINode>(Op0))
2316       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2317         return NV;
2318   }
2319
2320   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2321     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2322
2323   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2324     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2325         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2326       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2327         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2328       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2329         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2330       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2331         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2332           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2333           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2334                                            Op1I->getOperand(0));
2335       }
2336     }
2337
2338     if (Op1I->hasOneUse()) {
2339       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2340       // is not used by anyone else...
2341       //
2342       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2343           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2344         // Swap the two operands of the subexpr...
2345         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2346         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2347         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2348
2349         // Create the new top level add instruction...
2350         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2351       }
2352
2353       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2354       //
2355       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2356           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2357         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2358
2359         Value *NewNot =
2360           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2361         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2362       }
2363
2364       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2365       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2366         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2367           if (CSI->isZero())
2368             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2369               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2370                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2371
2372       // X - X*C --> X * (1-C)
2373       ConstantInt *C2 = 0;
2374       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2375         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2376         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2377       }
2378
2379       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2380       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2381         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2382           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2383               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2384             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2385               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2386             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2387               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2388           }
2389     }
2390   }
2391
2392   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2393     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2394       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2395         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2396           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2397         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2398           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2399       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2400         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2401           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2402       }
2403     }
2404
2405   ConstantInt *C1;
2406   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2407     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2408       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2409
2410     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2411     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2412       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2413   }
2414   return 0;
2415 }
2416
2417 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2418 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2419 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2420 /// signed.
2421 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2422                            bool &TrueIfSigned) {
2423   switch (pred) {
2424   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2425     TrueIfSigned = true;
2426     return RHS->isZero();
2427   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2428     TrueIfSigned = true;
2429     return RHS->isAllOnesValue();
2430   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2431     TrueIfSigned = false;
2432     return RHS->isAllOnesValue();
2433   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2434     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2435     TrueIfSigned = true;
2436     return RHS->getValue() ==
2437       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2438   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2439     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2440     TrueIfSigned = true;
2441     return RHS->getValue().isSignBit();
2442   default:
2443     return false;
2444   }
2445 }
2446
2447 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2448   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2449   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2450
2451   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2452     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2453
2454   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2455   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2456     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2457
2458       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2459       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2460         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2461           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2462             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2463                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2464
2465       if (CI->isZero())
2466         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2467       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2468         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2469       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2470         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2471
2472       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2473       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2474         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2475                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2476       }
2477     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2478       if (Op1F->isNullValue())
2479         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2480
2481       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2482       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2483       // We need a better interface for long double here.
2484       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2485         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2486           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2487     }
2488     
2489     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2490       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2491           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2492         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2493         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2494                                                      Op1, "tmp");
2495         InsertNewInstBefore(Add, I);
2496         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2497                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2498         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2499         
2500       }
2501
2502     // Try to fold constant mul into select arguments.
2503     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2504       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2505         return R;
2506
2507     if (isa<PHINode>(Op0))
2508       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2509         return NV;
2510   }
2511
2512   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2513     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2514       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2515
2516   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2517     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2518
2519   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2520   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2521   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2522   // formed.
2523   CastInst *BoolCast = 0;
2524   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2525     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2526       BoolCast = CI;
2527   if (!BoolCast)
2528     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2529       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2530         BoolCast = CI;
2531   if (BoolCast) {
2532     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2533       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2534       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2535       bool TIS = false;
2536       
2537       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2538       // multiply into a shift/and combination.
2539       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2540           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2541           TIS) {
2542         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2543         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2544                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2545         Value *V =
2546           InsertNewInstBefore(
2547             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2548                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2549                                             ".mask"), I);
2550
2551         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2552         // or truncate to the multiply type.
2553         if (I.getType() != V->getType()) {
2554           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2555           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2556           Instruction::CastOps opcode = 
2557             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2558              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2559           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2560         }
2561
2562         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2563         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2564       }
2565     }
2566   }
2567
2568   return Changed ? &I : 0;
2569 }
2570
2571 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2572 /// instruction.
2573 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2574   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2575   
2576   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2577   int NonNullOperand = -1;
2578   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2579     if (ST->isNullValue())
2580       NonNullOperand = 2;
2581   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2582   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2583     if (ST->isNullValue())
2584       NonNullOperand = 1;
2585   
2586   if (NonNullOperand == -1)
2587     return false;
2588   
2589   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2590   
2591   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2592   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2593   
2594   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2595   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2596   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2597   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2598   // propagate a known value of the condition into its other users.
2599   
2600   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2601   // early exit.
2602   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2603     return true;
2604   
2605   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2606   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2607   
2608   while (BBI != BBFront) {
2609     --BBI;
2610     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2611     // information from below it cannot be propagated above it.
2612     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2613       break;
2614     
2615     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2616     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2617          I != E; ++I) {
2618       if (*I == SI) {
2619         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2620         AddToWorkList(BBI);
2621       } else if (*I == SelectCond) {
2622         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2623                                    ConstantInt::getFalse();
2624         AddToWorkList(BBI);
2625       }
2626     }
2627     
2628     // If we past the instruction, quit looking for it.
2629     if (&*BBI == SI)
2630       SI = 0;
2631     if (&*BBI == SelectCond)
2632       SelectCond = 0;
2633     
2634     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2635     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2636       break;
2637     
2638   }
2639   return true;
2640 }
2641
2642
2643 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2644 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2645 /// used by the visitors to those instructions.
2646 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2647 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2648   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2649
2650   // undef / X -> 0        for integer.
2651   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2652   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2653     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2654       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2655     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2656   }
2657
2658   // X / undef -> undef
2659   if (isa<UndefValue>(Op1))
2660     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2661
2662   return 0;
2663 }
2664
2665 /// This function implements the transforms common to both integer division
2666 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2667 /// division instructions.
2668 /// @brief Common integer divide transforms
2669 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2670   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2671
2672   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2673   if (Op0 == Op1) {
2674     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2675       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2676       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2677       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2678     }
2679
2680     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2681     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2682   }
2683   
2684   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2685     return Common;
2686   
2687   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2688   // This does not apply for fdiv.
2689   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2690     return &I;
2691
2692   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2693     // div X, 1 == X
2694     if (RHS->equalsInt(1))
2695       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2696
2697     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2698     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2699       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2700         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2701           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2702             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2703           else 
2704             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2705                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2706         }
2707
2708     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2709       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2710         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2711           return R;
2712       if (isa<PHINode>(Op0))
2713         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2714           return NV;
2715     }
2716   }
2717
2718   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2719   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2720     if (LHS->equalsInt(0))
2721       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2722
2723   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2724   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2725     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2726
2727   return 0;
2728 }
2729
2730 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2731   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2732
2733   // Handle the integer div common cases
2734   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2735     return Common;
2736
2737   // X udiv C^2 -> X >> C
2738   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2739   // if so, convert to a right shift.
2740   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2741     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2742       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2743                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2744   }
2745
2746   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2747   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2748     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2749         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2750       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2751       if (C1.isPowerOf2()) {
2752         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2753         const Type *NTy = N->getType();
2754         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2755           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2756           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2757         }
2758         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2759       }
2760     }
2761   }
2762   
2763   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2764   // where C1&C2 are powers of two.
2765   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2766     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2767       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2768         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2769         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2770           // Compute the shift amounts
2771           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2772           // Construct the "on true" case of the select
2773           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2774           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2775                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2776           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2777   
2778           // Construct the "on false" case of the select
2779           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2780           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2781                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2782           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2783
2784           // construct the select instruction and return it.
2785           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2786         }
2787       }
2788   return 0;
2789 }
2790
2791 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2792   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2793
2794   // Handle the integer div common cases
2795   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2796     return Common;
2797
2798   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2799     // sdiv X, -1 == -X
2800     if (RHS->isAllOnesValue())
2801       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2802
2803     // -X/C -> X/-C
2804     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2805       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2806   }
2807
2808   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2809   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2810   if (I.getType()->isInteger()) {
2811     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2812     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2813       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2814       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2815     }
2816   }      
2817   
2818   return 0;
2819 }
2820
2821 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2822   return commonDivTransforms(I);
2823 }
2824
2825 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2826 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2827 /// is used by the visitors to those instructions.
2828 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2829 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2830   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2831
2832   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2833   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2834     if (LHS->isNullValue())
2835       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2836
2837   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2838     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2839       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2840     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2841   }
2842   if (isa<UndefValue>(Op1))
2843     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2844
2845   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2846   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2847     return &I;
2848
2849   return 0;
2850 }
2851
2852 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2853 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2854 /// remainder instructions.
2855 /// @brief Common integer remainder transforms
2856 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2857   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2858
2859   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2860     return common;
2861
2862   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2863     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2864     if (RHS->equalsInt(0))
2865       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2866     
2867     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2868       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2869
2870     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2871       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2872         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2873           return R;
2874       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2875         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2876           return NV;
2877       }
2878
2879       // See if we can fold away this rem instruction.
2880       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2881       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2882       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2883                                KnownZero, KnownOne))
2884         return &I;
2885     }
2886   }
2887
2888   return 0;
2889 }
2890
2891 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2892   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2893
2894   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2895     return common;
2896   
2897   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2898     // X urem C^2 -> X and C
2899     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2900     // if so, convert to a bitwise and.
2901     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2902       if (C->getValue().isPowerOf2())
2903         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
2904   }
2905
2906   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2907     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2908     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2909         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2910       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2911         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2912         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
2913                                                                    "tmp"), I);
2914         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
2915       }
2916     }
2917   }
2918
2919   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2920   // where C1&C2 are powers of two.
2921   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2922     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2923       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2924         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2925         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2926             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2927           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2928             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2929           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2930             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2931           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2932         }
2933       }
2934   }
2935   
2936   return 0;
2937 }
2938
2939 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2940   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2941
2942   // Handle the integer rem common cases
2943   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2944     return common;
2945   
2946   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2947     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2948         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2949       // X % -Y -> X % Y
2950       AddUsesToWorkList(I);
2951       I.setOperand(1, RHSNeg);
2952       return &I;
2953     }
2954  
2955   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2956   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2957   if (I.getType()->isInteger()) {
2958     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2959     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2960       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2961       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
2962     }
2963   }
2964
2965   return 0;
2966 }
2967
2968 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2969   return commonRemTransforms(I);
2970 }
2971
2972 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2973 // constant.
2974 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2975   return CI->getValue().isPowerOf2();
2976 }
2977
2978 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2979 // This is the same as lowones(~X).
2980 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2981   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2982 }
2983
2984 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2985 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2986 ///
2987 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2988 ///
2989 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2990 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2991 ///
2992 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2993 ///   0  A > B
2994 ///   1  A == B
2995 ///   2  A < B
2996 ///
2997 /// <=>  Value  Definition
2998 /// 000     0   Always false
2999 /// 001     1   A >  B
3000 /// 010     2   A == B
3001 /// 011     3   A >= B
3002 /// 100     4   A <  B
3003 /// 101     5   A != B
3004 /// 110     6   A <= B
3005 /// 111     7   Always true
3006 ///  
3007 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3008   switch (ICI->getPredicate()) {
3009     // False -> 0
3010   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3011   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3012   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3013   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3014   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3015   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3016   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3017   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3018   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3019   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3020     // True -> 7
3021   default:
3022     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3023     return 0;
3024   }
3025 }
3026
3027 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3028 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3029 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3030 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3031 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3032   switch (code) {
3033   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3034   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3035   case  1: 
3036     if (sign)
3037       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3038     else
3039       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3040   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3041   case  3: 
3042     if (sign)
3043       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3044     else
3045       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3046   case  4: 
3047     if (sign)
3048       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3049     else
3050       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3051   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3052   case  6: 
3053     if (sign)
3054       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3055     else
3056       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3057   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3058   }
3059 }
3060
3061 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3062   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3063     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3064      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3065     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3066      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3067 }
3068
3069 namespace { 
3070 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3071 struct FoldICmpLogical {
3072   InstCombiner &IC;
3073   Value *LHS, *RHS;
3074   ICmpInst::Predicate pred;
3075   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3076     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3077       pred(ICI->getPredicate()) {}
3078   bool shouldApply(Value *V) const {
3079     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3080       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3081         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3082                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3083     return false;
3084   }
3085   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3086     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3087     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3088       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3089       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3090     }
3091
3092     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3093     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3094     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3095     unsigned Code;
3096     switch (Log.getOpcode()) {
3097     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3098     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3099     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3100     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3101     }
3102
3103     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3104                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3105       
3106     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3107     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3108       return I;
3109     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3110     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3111   }
3112 };
3113 } // end anonymous namespace
3114
3115 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3116 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3117 // guaranteed to be a binary operator.
3118 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3119                                     ConstantInt *OpRHS,
3120                                     ConstantInt *AndRHS,
3121                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3122   Value *X = Op->getOperand(0);
3123   Constant *Together = 0;
3124   if (!Op->isShift())
3125     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3126
3127   switch (Op->getOpcode()) {
3128   case Instruction::Xor:
3129     if (Op->hasOneUse()) {
3130       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3131       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3132       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3133       And->takeName(Op);
3134       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3135     }
3136     break;
3137   case Instruction::Or:
3138     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3139       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3140
3141     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3142       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3143       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3144       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3145       Or->takeName(Op);
3146       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3147     }
3148     break;
3149   case Instruction::Add:
3150     if (Op->hasOneUse()) {
3151       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3152       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3153       // single bit constant.
3154       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3155
3156       // If there is only one bit set...
3157       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3158         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3159         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3160         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3161         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3162
3163         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3164         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3165           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3166           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3167           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3168           // no effect.
3169           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3170             TheAnd.setOperand(0, X);
3171             return &TheAnd;
3172           } else {
3173             // Pull the XOR out of the AND.
3174             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3175             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3176             NewAnd->takeName(Op);
3177             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3178           }
3179         }
3180       }
3181     }
3182     break;
3183
3184   case Instruction::Shl: {
3185     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3186     // the anded constant includes them, clear them now!
3187     //
3188     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3189     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3190     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3191     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3192
3193     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3194     // Masking out bits that the shift already masks
3195       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3196     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3197       TheAnd.setOperand(1, CI);
3198       return &TheAnd;
3199     }
3200     break;
3201   }
3202   case Instruction::LShr:
3203   {
3204     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3205     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3206     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3207     //
3208     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3209     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3210     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3211     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3212
3213     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3214     // Masking out bits that the shift already masks.
3215       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3216     } else if (CI != AndRHS) {
3217       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3218       return &TheAnd;
3219     }
3220     break;
3221   }
3222   case Instruction::AShr:
3223     // Signed shr.
3224     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3225     // with an and.
3226     if (Op->hasOneUse()) {
3227       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3228       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3229       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3230       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3231       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3232         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3233         // Make the argument unsigned.
3234         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3235         ShVal = InsertNewInstBefore(
3236             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3237                                    Op->getName()), TheAnd);
3238         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3239       }
3240     }
3241     break;
3242   }
3243   return 0;
3244 }
3245
3246
3247 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3248 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3249 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3250 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3251 /// insert new instructions.
3252 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3253                                            bool isSigned, bool Inside, 
3254                                            Instruction &IB) {
3255   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3256             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3257          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3258     
3259   if (Inside) {
3260     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3261       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3262
3263     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3264     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3265       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3266         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3267       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3268     }
3269
3270     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3271     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3272     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3273     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3274     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3275     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3276   }
3277
3278   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3279     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3280
3281   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3282   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3283   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3284     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3285         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3286     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3287   }
3288
3289   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3290   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3291   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3292   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3293   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3294   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3295   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3296 }
3297
3298 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3299 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3300 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3301 // not, since all 1s are not contiguous.
3302 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3303   const APInt& V = Val->getValue();
3304   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3305   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3306
3307   // look for the first zero bit after the run of ones
3308   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3309   // look for the first non-zero bit
3310   ME = V.getActiveBits(); 
3311   return true;
3312 }
3313
3314 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3315 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3316 /// the following xforms:
3317 /// 
3318 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3319 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3320 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3321 ///
3322 /// return (A +/- B).
3323 ///
3324 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3325                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3326                                         Instruction &I) {
3327   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3328   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3329       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3330
3331   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3332
3333   switch (LHSI->getOpcode()) {
3334   default: return 0;
3335   case Instruction::And:
3336     if (And(N, Mask) == Mask) {
3337       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3338       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3339            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3340           Mask->getValue().getBitWidth())
3341         break;
3342
3343       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3344       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3345       // is all N is, ignore it.
3346       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3347       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3348         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3349         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3350         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3351           break;
3352       }
3353     }
3354     return 0;
3355   case Instruction::Or:
3356   case Instruction::Xor:
3357     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3358     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3359          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3360         && And(N, Mask)->isZero())
3361       break;
3362     return 0;
3363   }
3364   
3365   Instruction *New;
3366   if (isSub)
3367     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3368   else
3369     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3370   return InsertNewInstBefore(New, I);
3371 }
3372
3373 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3374   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3375   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3376
3377   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3378     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3379
3380   // and X, X = X
3381   if (Op0 == Op1)
3382     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3383
3384   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3385   // purpose is to compute bits we don't care about.
3386   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3387     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3388     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3389     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3390                              KnownZero, KnownOne))
3391       return &I;
3392   } else {
3393     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3394       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3395         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3396     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3397       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3398     }
3399   }
3400   
3401   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3402     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3403     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3404
3405     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3406     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3407       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3408       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3409       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3410       switch (Op0I->getOpcode()) {
3411       case Instruction::Xor:
3412       case Instruction::Or:
3413         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3414         if (Op0I->hasOneUse()) {
3415           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3416             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3417             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3418                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3419             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3420             return BinaryOperator::Create(
3421                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3422           }
3423           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3424               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3425             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3426             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3427                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3428             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3429             return BinaryOperator::Create(
3430                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3431           }
3432         }
3433
3434         break;
3435       case Instruction::Add:
3436         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3437         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3438         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3439         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3440           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3441         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3442           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3443         break;
3444
3445       case Instruction::Sub:
3446         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3447         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3448         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3449         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3450           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3451
3452         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3453         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3454         if (Op0I->hasOneUse()) {
3455           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3456           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3457           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3458
3459           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3460           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3461               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3462             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3463             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3464             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3465           }
3466         }
3467         break;
3468
3469       case Instruction::Shl:
3470       case Instruction::LShr:
3471         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3472         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3473         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3474           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3475                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3476           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3477           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3478         }
3479         break;
3480       }
3481
3482       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3483         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3484           return Res;
3485     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3486       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3487       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3488       // frequently occurs for bitfield accesses.
3489       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3490         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3491             CastOp->getNumOperands() == 2)
3492           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3493             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3494               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3495               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3496               // This will fold the two constants together, which may allow 
3497               // other simplifications.
3498               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3499                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3500                 CastOp->getName()+".shrunk");
3501               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3502               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3503               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3504               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3505               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3506             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3507               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3508               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3509               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3510               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3511                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3512             }
3513           }
3514       }
3515     }
3516
3517     // Try to fold constant and into select arguments.
3518     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3519       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3520         return R;
3521     if (isa<PHINode>(Op0))
3522       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3523         return NV;
3524   }
3525
3526   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3527   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3528
3529   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3530     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3531
3532   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3533   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3534     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3535                                                I.getName()+".demorgan");
3536     InsertNewInstBefore(Or, I);
3537     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3538   }
3539   
3540   {
3541     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3542     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3543       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3544         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3545     
3546       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3547       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3548         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3549           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3550       }
3551     }
3552     
3553     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3554       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3555         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3556
3557       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3558       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3559         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3560           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3561       }
3562     }
3563     
3564     if (Op0->hasOneUse() &&
3565         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3566       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3567         I.swapOperands();     // Simplify below
3568         std::swap(Op0, Op1);
3569       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3570         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3571         I.swapOperands();     // Simplify below
3572         std::swap(Op0, Op1);
3573       }
3574     }
3575     if (Op1->hasOneUse() &&
3576         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3577       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3578         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3579         std::swap(A, B);
3580       }
3581       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3582         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3583         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3584         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3585       }
3586     }
3587   }
3588   
3589   { // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3590     // where C is a power of 2
3591     Value *A, *B;
3592     ConstantInt *C1, *C2;
3593     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3594     if (match(&I, m_And(m_ICmp(LHSCC, m_Value(A), m_ConstantInt(C1)),
3595                         m_ICmp(RHSCC, m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))))
3596       if (C1 == C2 && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3597           C1->getValue().isPowerOf2()) {
3598         Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(A, B);
3599         InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3600         return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, C1);
3601       }
3602   }
3603   
3604   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3605     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3606     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3607       return R;
3608
3609     Value *LHSVal, *RHSVal;
3610     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3611     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3612     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3613       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3614         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3615             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3616             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3617             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3618             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3619             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3620             
3621             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3622             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3623              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3624                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3625           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3626           ICmpInst::Predicate GT;
3627           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3628               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3629                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3630             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3631           else
3632             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3633           
3634           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3635           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3636           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3637             std::swap(LHS, RHS);
3638             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3639             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3640           }
3641
3642           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3643           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3644           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3645           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3646           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3647           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3648           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3649
3650           switch (LHSCC) {
3651           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3652           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3653             switch (RHSCC) {
3654             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3655             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3656             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3657             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3658               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3659             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3660             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3661             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3662               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3663             }
3664           case ICmpInst::ICMP_NE:
3665             switch (RHSCC) {
3666             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3667             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3668               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3669                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3670               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3671             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3672               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3673                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3674               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3675             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3676             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3677             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3678               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3679             case ICmpInst::ICMP_NE:
3680               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3681                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3682                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3683                                                       LHSVal->getName()+".off");
3684                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3685                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3686                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3687               }
3688               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3689             }
3690             break;
3691           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3692             switch (RHSCC) {
3693             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3694             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3695             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3696               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3697             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3698               break;
3699             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3700             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3701               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3702             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3703               break;
3704             }
3705             break;
3706           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3707             switch (RHSCC) {
3708             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3709             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3710             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3711               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3712             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3713               break;
3714             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3715             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3716               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3717             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3718               break;
3719             }
3720             break;
3721           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3722             switch (RHSCC) {
3723             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3724             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3725             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3726               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3727             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3728               break;
3729             case ICmpInst::ICMP_NE:
3730               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3731                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3732               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3733             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3734               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3735                                      true, I);
3736             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3737               break;
3738             }
3739             break;
3740           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3741             switch (RHSCC) {
3742             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3743             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3744             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3745               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3746             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3747               break;
3748             case ICmpInst::ICMP_NE:
3749               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3750                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3751               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3752             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3753               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3754                                      true, I);
3755             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3756               break;
3757             }
3758             break;
3759           }
3760         }
3761   }
3762
3763   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3764   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3765     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3766       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3767         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3768         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3769             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3770             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3771                               I.getType(), TD) &&
3772             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3773                               I.getType(), TD)) {
3774           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3775                                                          Op1C->getOperand(0),
3776                                                          I.getName());
3777           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3778           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3779         }
3780       }
3781     
3782   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3783   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3784     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3785       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3786           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3787           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3788         Instruction *NewOp =
3789           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3790                                                         SI1->getOperand(0),
3791                                                         SI0->getName()), I);
3792         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3793                                       SI1->getOperand(1));
3794       }
3795   }
3796
3797   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3798   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3799     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3800       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3801           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3802         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3803           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3804             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3805             // false.
3806             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3807               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3808             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3809                                 RHS->getOperand(0));
3810           }
3811     }
3812   }
3813
3814   return Changed ? &I : 0;
3815 }
3816
3817 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3818 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3819 /// yet, fill it in and return false.
3820 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3821   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3822   if (I == 0) return true;
3823
3824   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3825   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3826     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3827            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3828   
3829   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3830   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3831   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3832   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3833     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3834     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3835         8*(ByteValues.size()-1))
3836       return true;
3837     
3838     unsigned DestNo;
3839     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3840       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3841       DestNo = ByteValues.size()-1;
3842     } else {
3843       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3844       DestNo = 0;
3845     }
3846     
3847     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3848     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3849     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3850       return true;
3851     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3852     return false;
3853   }
3854   
3855   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3856   // don't have this.
3857   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3858   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3859   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3860       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3861     return true;
3862   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3863
3864   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3865   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3866       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3867     return true;
3868   
3869   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3870   unsigned DestByte;
3871   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3872     return true;
3873   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3874   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3875     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3876       break;
3877   // Unknown mask for bswap.
3878   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3879   
3880   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3881   unsigned SrcByte;
3882   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3883     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3884   else
3885     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3886   
3887   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3888   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3889     return true;
3890   
3891   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3892   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3893   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3894     return true;
3895   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3896   return false;
3897 }
3898
3899 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3900 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3901 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3902   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3903   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3904     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3905   
3906   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3907   /// defines each byte.
3908   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3909   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3910     
3911   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3912   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3913       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3914     return 0;
3915   
3916   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3917   Value *V = ByteValues[0];
3918   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3919   
3920   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3921   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3922     if (ByteValues[i] != V)
3923       return 0;
3924   const Type *Tys[] = { ITy };
3925   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3926   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3927   return CallInst::Create(F, V);
3928 }
3929
3930
3931 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3932   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3933   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3934
3935   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3936     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3937
3938   // or X, X = X
3939   if (Op0 == Op1)
3940     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3941
3942   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3943   // purpose is to compute bits we don't care about.
3944   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3945     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3946     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3947     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3948                              KnownZero, KnownOne))
3949       return &I;
3950   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3951     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3952   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3953     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3954       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3955   }
3956     
3957
3958   
3959   // or X, -1 == -1
3960   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3961     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3962     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3963     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3964       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3965       InsertNewInstBefore(Or, I);
3966       Or->takeName(Op0);
3967       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
3968                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3969     }
3970
3971     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3972     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3973       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3974       InsertNewInstBefore(Or, I);
3975       Or->takeName(Op0);
3976       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
3977                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3978     }
3979
3980     // Try to fold constant and into select arguments.
3981     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3982       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3983         return R;
3984     if (isa<PHINode>(Op0))
3985       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3986         return NV;
3987   }
3988
3989   Value *A = 0, *B = 0;
3990   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3991
3992   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3993     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3994       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3995   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3996     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3997       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3998
3999   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4000   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4001   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4002       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4003       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4004        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4005     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4006       return BSwap;
4007   }
4008   
4009   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4010   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4011       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4012     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4013     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4014     NOr->takeName(Op0);
4015     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4016   }
4017
4018   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4019   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4020       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4021     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4022     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4023     NOr->takeName(Op0);
4024     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4025   }
4026
4027   // (A & C)|(B & D)
4028   Value *C = 0, *D = 0;
4029   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4030       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4031     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4032     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4033     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4034     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4035       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4036       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4037       // replace with V+N.
4038       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4039         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4040             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4041           // Add commutes, try both ways.
4042           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4043             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4044           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4045             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4046         }
4047         // Or commutes, try both ways.
4048         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4049             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4050           // Add commutes, try both ways.
4051           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4052             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4053           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4054             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4055         }
4056       }
4057       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4058     }
4059     
4060     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4061     // terms for V1 & (V2|V3).
4062     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4063       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4064         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4065       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4066         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4067       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4068         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4069       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4070         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4071       
4072       if (V1) {
4073         Value *Or =
4074           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4075         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4076       }
4077     }
4078   }
4079   
4080   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4081   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4082     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4083       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4084           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4085           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4086         Instruction *NewOp =
4087         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4088                                                      SI1->getOperand(0),
4089                                                      SI0->getName()), I);
4090         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4091                                       SI1->getOperand(1));
4092       }
4093   }
4094
4095   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4096     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4097       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4098   } else {
4099     A = 0;
4100   }
4101   // Note, A is still live here!
4102   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4103     if (Op0 == B)
4104       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4105
4106     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4107     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4108       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4109                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4110       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4111     }
4112   }
4113
4114   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4115   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4116     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4117       return R;
4118
4119     Value *LHSVal, *RHSVal;
4120     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4121     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4122     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4123       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4124         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4125             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4126             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4127             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4128             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4129             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4130             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4131             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4132           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4133           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4134           bool NeedsSwap;
4135           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4136             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4137           else
4138             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4139             
4140           if (NeedsSwap) {
4141             std::swap(LHS, RHS);
4142             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4143             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4144           }
4145
4146           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4147           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4148           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4149           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4150           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4151           // equal.
4152           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4153
4154           switch (LHSCC) {
4155           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4156           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4157             switch (RHSCC) {
4158             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4159             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4160               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4161                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4162                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4163                                                       LHSVal->getName()+".off");
4164                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4165                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4166                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4167               }
4168               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4169             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4170             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4171               break;
4172             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4173             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4174             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4175               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4176             }
4177             break;
4178           case ICmpInst::ICMP_NE:
4179             switch (RHSCC) {
4180             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4181             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4182             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4183             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4184               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4185             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4186             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4187             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4188               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4189             }
4190             break;
4191           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4192             switch (RHSCC) {
4193             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4194             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4195               break;
4196             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4197               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4198               // this can cause overflow.
4199               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4200                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4201               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4202                                      false, I);
4203             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4204               break;
4205             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4206             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4207               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4208             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4209               break;
4210             }
4211             break;
4212           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4213             switch (RHSCC) {
4214             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4215             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4216               break;
4217             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4218               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4219               // this can cause overflow.
4220               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4221                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4222               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4223                                      false, I);
4224             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4225               break;
4226             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4227             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4228               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4229             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4230               break;
4231             }
4232             break;
4233           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4234             switch (RHSCC) {
4235             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4236             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4237             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4238               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4239             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4240               break;
4241             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4242             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4243               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4244             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4245               break;
4246             }
4247             break;
4248           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4249             switch (RHSCC) {
4250             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4251             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4252             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4253               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4254             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4255               break;
4256             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4257             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4258               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4259             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4260               break;
4261             }
4262             break;
4263           }
4264         }
4265   }
4266     
4267   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4268   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4269     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4270       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4271         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4272             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4273           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4274           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4275               // Only do this if the casts both really cause code to be
4276               // generated.
4277               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4278                                 I.getType(), TD) &&
4279               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4280                                 I.getType(), TD)) {
4281             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4282                                                           Op1C->getOperand(0),
4283                                                           I.getName());
4284             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4285             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4286           }
4287         }
4288       }
4289   }
4290   
4291     
4292   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4293   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4294     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4295       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4296           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4297           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4298         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4299           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4300             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4301             // true.
4302             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4303               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4304             
4305             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4306             // rest.
4307             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4308                                 RHS->getOperand(0));
4309           }
4310     }
4311   }
4312
4313   return Changed ? &I : 0;
4314 }
4315
4316 namespace {
4317
4318 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4319 struct XorSelf {
4320   Value *RHS;
4321   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4322   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4323   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4324     return &Xor;
4325   }
4326 };
4327
4328 }
4329
4330 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4331   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4332   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4333
4334   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4335     if (isa<UndefValue>(Op0))
4336       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4337       // idiom (misuse).
4338       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4339     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4340   }
4341
4342   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4343   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4344     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4345     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4346   }
4347   
4348   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4349   // purpose is to compute bits we don't care about.
4350   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4351     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4352     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4353     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4354                              KnownZero, KnownOne))
4355       return &I;
4356   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4357     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4358   }
4359
4360   // Is this a ~ operation?
4361   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4362     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4363     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4364     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4365       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4366           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4367         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4368         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4369           Instruction *NotY =
4370             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4371                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4372           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4373           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4374             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4375           else
4376             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4377         }
4378       }
4379     }
4380   }
4381   
4382   
4383   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4384     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4385     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4386       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4387         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4388                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4389
4390       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4391         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4392                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4393     }
4394
4395     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4396     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4397       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4398         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4399           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4400           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4401             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4402                                              Op0C->getDestTy())) {
4403               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4404                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4405                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4406               NewCI->takeName(CI);
4407               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4408             }
4409           }
4410         }
4411       }
4412     }
4413
4414     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4415       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4416       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4417         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4418           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4419           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4420                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4421           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4422         }
4423           
4424       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4425         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4426           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4427           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4428             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4429             return BinaryOperator::CreateSub(
4430                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4431                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4432                                           Op0I->getOperand(0));
4433           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4434             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4435             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4436             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4437
4438           }
4439         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4440           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4441           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4442             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4443             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4444             // NewRHS.
4445             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4446             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4447                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4448             AddToWorkList(Op0I);
4449             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4450             I.setOperand(1, NewRHS);
4451             return &I;
4452           }
4453         }
4454       }
4455     }
4456
4457     // Try to fold constant and into select arguments.
4458     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4459       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4460         return R;
4461     if (isa<PHINode>(Op0))
4462       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4463         return NV;
4464   }
4465
4466   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4467     if (X == Op1)
4468       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4469
4470   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4471     if (X == Op0)
4472       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4473
4474   
4475   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4476   if (Op1I) {
4477     Value *A, *B;
4478     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4479       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4480         Op1I->swapOperands();
4481         I.swapOperands();
4482         std::swap(Op0, Op1);
4483       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4484         I.swapOperands();     // Simplified below.
4485         std::swap(Op0, Op1);
4486       }
4487     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4488       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4489         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4490       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4491         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4492     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4493       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4494         Op1I->swapOperands();
4495         std::swap(A, B);
4496       }
4497       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4498         I.swapOperands();     // Simplified below.
4499         std::swap(Op0, Op1);
4500       }
4501     }
4502   }
4503   
4504   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4505   if (Op0I) {
4506     Value *A, *B;
4507     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4508       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4509         std::swap(A, B);
4510       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4511         Instruction *NotB =
4512           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4513         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4514       }
4515     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4516       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4517         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4518       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4519         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4520     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4521       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4522         std::swap(A, B);
4523       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4524           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4525         Instruction *N =
4526           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4527         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4528       }
4529     }
4530   }
4531   
4532   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4533   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4534       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4535       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4536       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4537     Instruction *NewOp =
4538       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4539                                                     Op1I->getOperand(0),
4540                                                     Op0I->getName()), I);
4541     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4542                                   Op1I->getOperand(1));
4543   }
4544     
4545   if (Op0I && Op1I) {
4546     Value *A, *B, *C, *D;
4547     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4548     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4549         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4550       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4551         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4552     }
4553     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4554     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4555         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4556       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4557         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4558     }
4559     
4560     // (A & B)^(C & D)
4561     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4562         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4563         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4564       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4565       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4566       if (A == C)
4567         X = A, Y = B, Z = D;
4568       else if (A == D)
4569         X = A, Y = B, Z = C;
4570       else if (B == C)
4571         X = B, Y = A, Z = D;
4572       else if (B == D)
4573         X = B, Y = A, Z = C;
4574       
4575       if (X) {
4576         Instruction *NewOp =
4577         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4578         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4579       }
4580     }
4581   }
4582     
4583   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4584   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4585     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4586       return R;
4587
4588   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4589   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4590     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4591       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4592         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4593         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4594             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4595             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4596                               I.getType(), TD) &&
4597             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4598                               I.getType(), TD)) {
4599           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4600                                                          Op1C->getOperand(0),
4601                                                          I.getName());
4602           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4603           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4604         }
4605       }
4606   }
4607
4608   return Changed ? &I : 0;
4609 }
4610
4611 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4612 /// overflowed for this type.
4613 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4614                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4615   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4616
4617   if (IsSigned)
4618     if (In2->getValue().isNegative())
4619       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4620     else
4621       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4622   else
4623     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4624 }
4625
4626 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4627 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4628 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4629 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4630   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4631   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4632   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4633   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4634
4635   // Build a mask for high order bits.
4636   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4637   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4638
4639   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
4640        ++i, ++GTI) {
4641     Value *Op = *i;
4642     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4643     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4644       if (OpC->isZero()) continue;
4645       
4646       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4647       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4648         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4649         
4650         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4651           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4652         else
4653           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4654                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
4655                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4656                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4657         continue;
4658       }
4659       
4660       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4661       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4662       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4663       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4664         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4665       else {
4666         // Emit an add instruction.
4667         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4668            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
4669                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4670       }
4671       continue;
4672     }
4673     // Convert to correct type.
4674     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4675       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4676         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4677       else
4678         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4679                                                  Op->getName()+".c"), I);
4680     }
4681     if (Size != 1) {
4682       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4683       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4684         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4685       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4686         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
4687                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4688     }
4689
4690     // Emit an add instruction.
4691     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4692       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4693                                     cast<Constant>(Result));
4694     else
4695       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
4696                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4697   }
4698   return Result;
4699 }
4700
4701
4702 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
4703 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
4704 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
4705 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
4706 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
4707 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
4708 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
4709 ///
4710 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
4711 /// 
4712 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
4713                                           InstCombiner &IC) {
4714   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4715   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4716
4717   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
4718   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
4719   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
4720   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
4721   // because the expression will cross zero at the same point.
4722   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
4723   int64_t Offset = 0;
4724   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
4725     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
4726       // Compute the aggregate offset of constant indices.
4727       if (CI->isZero()) continue;
4728
4729       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4730       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4731         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4732       } else {
4733         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4734         Offset += Size*CI->getSExtValue();
4735       }
4736     } else {
4737       // Found our variable index.
4738       break;
4739     }
4740   }
4741   
4742   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
4743   // evaluate it the general way.
4744   if (i == e) return 0;
4745   
4746   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
4747   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
4748   // 4 if the variable index is into an array of i32.
4749   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4750   
4751   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
4752   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
4753     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
4754     if (!CI) return 0;
4755    
4756     // Compute the aggregate offset of constant indices.
4757     if (CI->isZero()) continue;
4758     
4759     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4760     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4761       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4762     } else {
4763       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4764       Offset += Size*CI->getSExtValue();
4765     }
4766   }
4767   
4768   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
4769   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
4770   // the index.
4771   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4772   if (Offset == 0) {
4773     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
4774     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
4775     // computation crosses zero.
4776     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
4777       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
4778                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
4779     return VariableIdx;
4780   }
4781   
4782   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
4783   // the pointer size, so get it.
4784   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4785   
4786   Offset &= PtrSizeMask;
4787   VariableScale &= PtrSizeMask;
4788
4789   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
4790   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
4791   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
4792   // multiple of the variable scale.
4793   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
4794   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
4795     return 0;
4796
4797   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
4798   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4799   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
4800     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
4801                                               true /*SExt*/, 
4802                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
4803   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
4804   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
4805 }
4806
4807
4808 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4809 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4810 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4811                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4812                                        Instruction &I) {
4813   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4814
4815   // Look through bitcasts.
4816   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
4817     RHS = BCI->getOperand(0);
4818
4819   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4820   if (PtrBase == RHS) {
4821     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4822     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
4823     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
4824     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
4825     
4826     // If not, synthesize the offset the hard way.
4827     if (Offset == 0)
4828       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4829     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4830                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4831   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4832     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4833     // compare the base pointer.
4834     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4835       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4836       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4837                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4838       if (IndicesTheSame)
4839         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4840           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4841             IndicesTheSame = false;
4842             break;
4843           }
4844
4845       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4846       if (IndicesTheSame)
4847         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4848                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4849
4850       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4851       // different, bail out.
4852       return 0;
4853     }
4854
4855     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4856     bool AllZeros = true;
4857     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4858       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4859           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4860         AllZeros = false;
4861         break;
4862       }
4863     if (AllZeros)
4864       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4865                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4866
4867     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4868     AllZeros = true;
4869     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4870       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4871           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4872         AllZeros = false;
4873         break;
4874       }
4875     if (AllZeros)
4876       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4877
4878     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4879       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4880       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4881       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4882       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4883         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4884           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4885                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4886             // Irreconcilable differences.
4887             NumDifferences = 2;
4888             break;
4889           } else {
4890             if (NumDifferences++) break;
4891             DiffOperand = i;
4892           }
4893         }
4894
4895       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4896         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4897                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4898                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
4899
4900       else if (NumDifferences == 1) {
4901         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4902         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4903         // Make sure we do a signed comparison here.
4904         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4905       }
4906     }
4907
4908     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4909     // the result to fold to a constant!
4910     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4911         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4912       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4913       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4914       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4915       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4916     }
4917   }
4918   return 0;
4919 }
4920
4921 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
4922 ///
4923 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
4924                                                 Instruction *LHSI,
4925                                                 Constant *RHSC) {
4926   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
4927   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
4928   
4929   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
4930   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
4931   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
4932   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
4933   
4934   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
4935   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
4936   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
4937   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4938   
4939   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
4940   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
4941     ++InputSize;
4942   
4943   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
4944   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
4945     return 0;
4946   
4947   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
4948   // will always come through as an integer value and we know the constant is
4949   // not a NAN (it would have been previously simplified).
4950   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
4951   
4952   ICmpInst::Predicate Pred;
4953   switch (I.getPredicate()) {
4954   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
4955   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
4956   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
4957   case FCmpInst::FCMP_UGT:
4958   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
4959   case FCmpInst::FCMP_UGE:
4960   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
4961   case FCmpInst::FCMP_ULT:
4962   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
4963   case FCmpInst::FCMP_ULE:
4964   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
4965   case FCmpInst::FCMP_UNE:
4966   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
4967   case FCmpInst::FCMP_ORD:
4968     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4969   case FCmpInst::FCMP_UNO:
4970     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4971   }
4972   
4973   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
4974   
4975   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
4976   
4977   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
4978   // comparing an i8 to 300.0.
4979   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
4980   
4981   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
4982   // and large values. 
4983   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4984   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
4985                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4986   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
4987     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
4988         Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
4989       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4990     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4991   }
4992   
4993   // See if the RHS value is < SignedMin.
4994   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4995   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
4996                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4997   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
4998     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
4999         Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5000       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5001     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5002   }
5003
5004   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
5005   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
5006   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
5007   // for zero, because -0.0 is not fractional.
5008   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5009   if (!RHS.isZero() &&
5010       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5011     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5012     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5013     // zero at this point.
5014     switch (Pred) {
5015     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5016     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5017       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5018     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5019       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5020     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5021       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5022       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5023       if (RHS.isNegative())
5024         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5025       break;
5026     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5027       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5028       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5029       if (!RHS.isNegative())
5030         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5031       break;
5032     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5033       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5034       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5035       if (RHS.isNegative())
5036         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5037       break;
5038     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5039       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5040       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5041       if (!RHS.isNegative())
5042         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5043       break;
5044     }
5045   }
5046
5047   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5048   // comparison.
5049   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5050 }
5051
5052 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5053   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5054   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5055
5056   // Fold trivial predicates.
5057   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5058     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5059   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5060     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5061   
5062   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5063   if (Op0 == Op1) {
5064     switch (I.getPredicate()) {
5065     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5066     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5067     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5068     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5069       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5070     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5071     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5072     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5073       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5074       
5075     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5076     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5077     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5078     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5079       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5080       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5081       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5082       return &I;
5083       
5084     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5085     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5086     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5087     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5088       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5089       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5090       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5091       return &I;
5092     }
5093   }
5094     
5095   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5096     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5097
5098   // Handle fcmp with constant RHS
5099   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5100     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5101     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5102       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5103         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5104           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5105         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5106                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5107         // True if unordered.
5108         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5109       }
5110     }
5111     
5112     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5113       switch (LHSI->getOpcode()) {
5114       case Instruction::PHI:
5115         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5116         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5117         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5118         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5119           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5120             return NV;
5121         break;
5122       case Instruction::SIToFP:
5123       case Instruction::UIToFP:
5124         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5125           return NV;
5126         break;
5127       case Instruction::Select:
5128         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5129         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5130         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5131         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5132         if (LHSI->hasOneUse()) {
5133           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5134             // Fold the known value into the constant operand.
5135             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5136             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5137             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5138                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5139                                                       I.getName()), I);
5140           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5141             // Fold the known value into the constant operand.
5142             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5143             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5144             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5145                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5146                                                       I.getName()), I);
5147           }
5148         }
5149
5150         if (Op1)
5151           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5152         break;
5153       }
5154   }
5155
5156   return Changed ? &I : 0;
5157 }
5158
5159 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5160   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5161   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5162   const Type *Ty = Op0->getType();
5163
5164   // icmp X, X
5165   if (Op0 == Op1)
5166     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5167                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5168
5169   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5170     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5171   
5172   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5173   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5174   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5175        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5176       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5177        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5178     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5179                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5180
5181   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5182   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5183     switch (I.getPredicate()) {
5184     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5185     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5186       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5187       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5188       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5189     }
5190     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5191       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5192
5193     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5194       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5195       // FALL THROUGH
5196     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5197       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5198       InsertNewInstBefore(Not, I);
5199       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5200     }
5201     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5202       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5203       // FALL THROUGH
5204     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5205       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5206       InsertNewInstBefore(Not, I);
5207       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5208     }
5209     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5210       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5211       // FALL THROUGH
5212     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5213       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5214       InsertNewInstBefore(Not, I);
5215       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5216     }
5217     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5218       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5219       // FALL THROUGH
5220     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5221       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5222       InsertNewInstBefore(Not, I);
5223       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5224     }
5225     }
5226   }
5227
5228   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5229   // can be folded into the comparison.
5230   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5231     Value *A, *B;
5232     
5233     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5234     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5235         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5236       // (icmp cond A B) if cond is equality
5237       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5238     }
5239     
5240     // If we have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the appropriate
5241     // icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on them being
5242     // folded in the code below.
5243     switch (I.getPredicate()) {
5244     default: break;
5245     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5246       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5247         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5248       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5249     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5250       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5251         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5252       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5253     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5254       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5255         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5256       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5257     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5258       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5259         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5260       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5261     }
5262     
5263     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5264     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5265     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5266     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5267     
5268     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5269     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5270     bool UnusedBit;
5271     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5272     
5273     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5274                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5275                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5276                              KnownZero, KnownOne, 0))
5277       return &I;
5278         
5279     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5280     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5281     // EQ and NE we use unsigned values.
5282     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5283     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5284       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5285     else
5286       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5287     
5288     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5289     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5290     // that code below can assume that Min != Max.
5291     if (Min == Max)
5292       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5293                                                           ConstantInt::get(Min),
5294                                                           CI));
5295     
5296     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5297     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5298     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5299     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5300     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5301     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5302       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5303         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5304       break;
5305     case ICmpInst::ICMP_NE:
5306       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5307         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5308       break;
5309     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5310       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5311         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5312       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5313         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5314       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5315         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5316       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5317         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5318         
5319       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5320       if (CI->isMinValue(true))
5321         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5322                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5323       break;
5324     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5325       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5326         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5327       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5328         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5329         
5330       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5331         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5332       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5333         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5334       
5335       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5336       if (CI->isMaxValue(true))
5337         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5338                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5339       break;
5340     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5341       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5342         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5343       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5344         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5345       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5346         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5347       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5348         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5349       break;
5350     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5351       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5352         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5353       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5354         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5355         
5356       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5357         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5358       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5359         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5360       break;
5361     }
5362           
5363     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5364     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5365     // instruction can be folded into the icmp 
5366     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5367       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5368         return Res;
5369   }
5370
5371   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5372   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5373     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5374       switch (LHSI->getOpcode()) {
5375       case Instruction::GetElementPtr:
5376         if (RHSC->isNullValue()) {
5377           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5378           bool isAllZeros = true;
5379           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5380             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5381                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5382               isAllZeros = false;
5383               break;
5384             }
5385           if (isAllZeros)
5386             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5387                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5388         }
5389         break;
5390
5391       case Instruction::PHI:
5392         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5393         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5394         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5395         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5396           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5397             return NV;
5398         break;
5399       case Instruction::Select: {
5400         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5401         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5402         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5403         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5404         if (LHSI->hasOneUse()) {
5405           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5406             // Fold the known value into the constant operand.
5407             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5408             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5409             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5410                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5411                                                    I.getName()), I);
5412           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5413             // Fold the known value into the constant operand.
5414             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5415             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5416             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5417                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5418                                                    I.getName()), I);
5419           }
5420         }
5421
5422         if (Op1)
5423           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5424         break;
5425       }
5426       case Instruction::Malloc:
5427         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5428         // can assume it is successful and remove the malloc.
5429         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5430           AddToWorkList(LHSI);
5431           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5432                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5433         }
5434         break;
5435       }
5436   }
5437
5438   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5439   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5440     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5441       return NI;
5442   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5443     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5444                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5445       return NI;
5446
5447   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5448   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5449   // now.
5450   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5451     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5452         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5453       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5454       // operand, where it can often be eliminated completely.
5455       Op0 = CI->getOperand(0);
5456
5457       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5458       // so eliminate it as well.
5459       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5460         Op1 = CI2->getOperand(0);
5461
5462       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5463       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5464         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5465           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5466         } else {
5467           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5468           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5469         }
5470       }
5471       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5472     }
5473   }
5474   
5475   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5476     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5477     // This comes up when you have code like
5478     //   int X = A < B;
5479     //   if (X) ...
5480     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5481     // with a constant or another cast from the same type.
5482     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5483       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5484         return R;
5485   }
5486   
5487   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5488   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5489     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5490       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5491           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5492           I.isEquality()) {
5493         switch (Op0I->getOpcode()) {
5494         default: break;
5495         case Instruction::Add:
5496         case Instruction::Sub:
5497         case Instruction::Xor:
5498           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5499           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5500                               Op1I->getOperand(0));
5501           break;
5502         case Instruction::Mul:
5503           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5504             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5505             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5506             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5507               const APInt &AP = CI->getValue();
5508               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5509                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5510                                                            AP.getBitWidth() -
5511                                                       AP.countTrailingZeros()));
5512               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5513                                                             Mask);
5514               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5515                                                             Mask);
5516               InsertNewInstBefore(And1, I);
5517               InsertNewInstBefore(And2, I);
5518               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5519             }
5520           }
5521           break;
5522         }
5523       }
5524     }
5525   }
5526   
5527   // ~x < ~y --> y < x
5528   { Value *A, *B;
5529     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5530         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5531       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5532   }
5533   
5534   if (I.isEquality()) {
5535     Value *A, *B, *C, *D;
5536     
5537     // -x == -y --> x == y
5538     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5539         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5540       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5541     
5542     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5543       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5544         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5545         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5546                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5547       }
5548
5549       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5550         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5551         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5552           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5553             if (Op1->hasOneUse()) {
5554               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5555               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
5556               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5557                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5558             }
5559         
5560         // A^B == A^D -> B == D
5561         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5562         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5563         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5564         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5565       }
5566     }
5567     
5568     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5569         (A == Op0 || B == Op0)) {
5570       // A == (A^B)  ->  B == 0
5571       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5572       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5573                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5574     }
5575     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5576       // (A-B) == A  ->  B == 0
5577       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5578                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5579     }
5580     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5581       // A == (A-B)  ->  B == 0
5582       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5583                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5584     }
5585     
5586     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5587     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5588         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5589         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5590       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5591       
5592       if (A == C) {
5593         X = B; Y = D; Z = A;
5594       } else if (A == D) {
5595         X = B; Y = C; Z = A;
5596       } else if (B == C) {
5597         X = A; Y = D; Z = B;
5598       } else if (B == D) {
5599         X = A; Y = C; Z = B;
5600       }
5601       
5602       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5603         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
5604         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5605         I.setOperand(0, Op1);
5606         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5607         return &I;
5608       }
5609     }
5610   }
5611   return Changed ? &I : 0;
5612 }
5613
5614
5615 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5616 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5617 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5618                                           ConstantInt *DivRHS) {
5619   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5620   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5621   
5622   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5623   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5624   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5625   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5626   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5627   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5628   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5629   // if it finds it. 
5630   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5631   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5632     return 0;
5633   if (DivRHS->isZero())
5634     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5635
5636   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5637   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5638   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5639   // instead of computing a divide. 
5640   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5641
5642   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5643   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5644   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5645   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5646                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5647
5648   // Get the ICmp opcode
5649   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5650
5651   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5652   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5653   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5654   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5655   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5656   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5657   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5658   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5659   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5660   
5661   
5662   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5663     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5664     LoBound = Prod;
5665     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5666     if (!HiOverflow)
5667       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5668   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5669     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5670       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5671       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5672       HiBound = DivRHS;
5673     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5674       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5675       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5676       if (!HiOverflow)
5677         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5678     } else {                       // (X / pos) op neg
5679       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5680       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5681       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5682                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5683       HiBound = AddOne(Prod);
5684       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5685     }
5686   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5687     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5688       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5689       LoBound = AddOne(DivRHS);
5690       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5691       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5692         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5693         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5694       }
5695     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5696       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5697       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5698       if (!LoOverflow)
5699         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5700       HiBound = AddOne(Prod);
5701     } else {                       // (X / neg) op neg
5702       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5703       LoBound = Prod;
5704       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5705       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5706     }
5707     
5708     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5709     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5710   }
5711
5712   Value *X = DivI->getOperand(0);
5713   switch (Pred) {
5714   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5715   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5716     if (LoOverflow && HiOverflow)
5717       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5718     else if (HiOverflow)
5719       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5720                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5721     else if (LoOverflow)
5722       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5723                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5724     else
5725       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5726   case ICmpInst::ICMP_NE:
5727     if (LoOverflow && HiOverflow)
5728       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5729     else if (HiOverflow)
5730       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5731                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5732     else if (LoOverflow)
5733       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5734                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5735     else
5736       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5737   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5738   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5739     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5740       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5741     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5742       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5743     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5744   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5745   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5746     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5747       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5748     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5749       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5750     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5751       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5752     else
5753       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5754   }
5755 }
5756
5757
5758 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5759 ///
5760 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5761                                                           Instruction *LHSI,
5762                                                           ConstantInt *RHS) {
5763   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5764   
5765   switch (LHSI->getOpcode()) {
5766   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5767     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5768       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5769       // fold the xor.
5770       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5771           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5772         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5773         
5774         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5775         // the operation, just stop using the Xor.
5776         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5777           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5778           AddToWorkList(LHSI);
5779           return &ICI;
5780         }
5781         
5782         // Was the old condition true if the operand is positive?
5783         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5784         
5785         // If so, the new one isn't.
5786         isTrueIfPositive ^= true;
5787         
5788         if (isTrueIfPositive)
5789           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5790         else
5791           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5792       }
5793     }
5794     break;
5795   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5796     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5797         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5798       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5799       
5800       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5801       // and/compare to be the input width without changing the value
5802       // produced, eliminating a cast.
5803       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5804         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5805         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5806         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5807         // bit would not work.
5808         if (Cast->hasOneUse() &&
5809             (ICI.isEquality() ||
5810              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5811           uint32_t BitWidth = 
5812             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5813           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5814           NewCST.zext(BitWidth);
5815           APInt NewCI = RHSV;
5816           NewCI.zext(BitWidth);
5817           Instruction *NewAnd = 
5818             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
5819                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5820           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5821           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5822                               ConstantInt::get(NewCI));
5823         }
5824       }
5825       
5826       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5827       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5828       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5829       // access.
5830       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5831       if (Shift && !Shift->isShift())
5832         Shift = 0;
5833       
5834       ConstantInt *ShAmt;
5835       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5836       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5837       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5838       
5839       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5840       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5841       // rights, as they sign-extend.
5842       if (ShAmt) {
5843         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5844         if (!CanFold) {
5845           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5846           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5847           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5848           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5849           
5850           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5851           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5852                AndCST->getValue()) == 0)
5853             CanFold = true;
5854         }
5855         
5856         if (CanFold) {
5857           Constant *NewCst;
5858           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5859             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5860           else
5861             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5862           
5863           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5864           // compared.
5865           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5866             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5867             // As a special case, check to see if this means that the
5868             // result is always true or false now.
5869             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5870               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5871             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5872               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5873           } else {
5874             ICI.setOperand(1, NewCst);
5875             Constant *NewAndCST;
5876             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5877               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5878             else
5879               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5880             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5881             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5882             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5883             AddUsesToWorkList(ICI);
5884             return &ICI;
5885           }
5886         }
5887       }
5888       
5889       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5890       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5891       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5892       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5893           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5894           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5895         // Compute C << Y.
5896         Value *NS;
5897         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5898           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
5899                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5900         } else {
5901           // Insert a logical shift.
5902           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
5903                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5904         }
5905         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5906         
5907         // Compute X & (C << Y).
5908         Instruction *NewAnd = 
5909           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5910         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5911         
5912         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5913         return &ICI;
5914       }
5915     }
5916     break;
5917     
5918   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5919     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5920     if (!ShAmt) break;
5921     
5922     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5923     
5924     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5925     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5926     // simplified.
5927     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5928       break;
5929     
5930     if (ICI.isEquality()) {
5931       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5932       // comparison cannot succeed.
5933       Constant *Comp =
5934         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5935       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5936         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5937         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5938         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5939       }
5940       
5941       if (LHSI->hasOneUse()) {
5942         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5943         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5944         Constant *Mask =
5945           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5946         
5947         Instruction *AndI =
5948           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5949                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5950         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5951         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5952                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5953       }
5954     }
5955     
5956     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5957     bool TrueIfSigned = false;
5958     if (LHSI->hasOneUse() &&
5959         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5960       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5961       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5962                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5963       Instruction *AndI =
5964         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5965                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5966       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5967       
5968       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5969                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5970     }
5971     break;
5972   }
5973     
5974   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5975   case Instruction::AShr: {
5976     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
5977     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5978     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
5979
5980     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5981     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5982     // simplified.
5983     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5984     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5985       break;
5986     
5987     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5988       
5989     // If we are comparing against bits always shifted out, the
5990     // comparison cannot succeed.
5991     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5992     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5993       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5994     else
5995       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5996     
5997     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5998       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5999       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6000       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6001     }
6002     
6003     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6004     // If so, we can compare against the unshifted value:
6005     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6006     if (LHSI->hasOneUse() &&
6007         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6008                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6009       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6010                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6011     }
6012       
6013     if (LHSI->hasOneUse()) {
6014       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6015       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6016       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6017       
6018       Instruction *AndI =
6019         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6020                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6021       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6022       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6023                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6024     }
6025     break;
6026   }
6027     
6028   case Instruction::SDiv:
6029   case Instruction::UDiv:
6030     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6031     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6032     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6033     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6034     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6035     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6036     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6037       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6038                                           DivRHS))
6039         return R;
6040     break;
6041
6042   case Instruction::Add:
6043     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6044
6045     if (!ICI.isEquality()) {
6046       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6047       if (!LHSC) break;
6048       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6049
6050       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6051                             .subtract(LHSV);
6052
6053       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6054         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6055           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6056                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6057         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6058           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6059                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6060         }
6061       } else {
6062         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6063           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6064                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6065         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6066           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6067                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6068         }
6069       }
6070     }
6071     break;
6072   }
6073   
6074   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6075   if (ICI.isEquality()) {
6076     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6077     
6078     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6079     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6080     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6081       switch (BO->getOpcode()) {
6082       case Instruction::SRem:
6083         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6084         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6085           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6086           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6087             Instruction *NewRem =
6088               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6089                                          BO->getName());
6090             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6091             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6092                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6093           }
6094         }
6095         break;
6096       case Instruction::Add:
6097         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6098         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6099           if (BO->hasOneUse())
6100             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6101                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6102         } else if (RHSV == 0) {
6103           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6104           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6105           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6106           
6107           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6108             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6109           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6110             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6111           else if (BO->hasOneUse()) {
6112             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6113             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6114             Neg->takeName(BO);
6115             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6116           }
6117         }
6118         break;
6119       case Instruction::Xor:
6120         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6121         // the explicit xor.
6122         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6123           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6124                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6125         
6126         // FALLTHROUGH
6127       case Instruction::Sub:
6128         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6129         if (RHSV == 0)
6130           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6131                               BO->getOperand(1));
6132         break;
6133         
6134       case Instruction::Or:
6135         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6136         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6137         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6138           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6139           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6140             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6141                                                              isICMP_NE));
6142         }
6143         break;
6144         
6145       case Instruction::And:
6146         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6147           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6148           // comparison can never succeed!
6149           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6150             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6151                                                              isICMP_NE));
6152           
6153           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6154           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6155             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6156                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6157                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6158           
6159           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6160           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6161             Value *X = BO->getOperand(0);
6162             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6163             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6164               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6165             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6166           }
6167           
6168           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6169           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6170             Value *X = BO->getOperand(0);
6171             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6172             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6173               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6174             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6175           }
6176         }
6177       default: break;
6178       }
6179     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6180       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6181       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6182         AddToWorkList(II);
6183         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6184         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6185         return &ICI;
6186       }
6187     }
6188   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6189             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6190             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6191     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6192       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6193       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6194       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6195       if (SrcTy->isInteger() && 
6196           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6197         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6198         // smaller constant values.
6199         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6200           // X u< 128 => X s> -1
6201           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6202                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6203         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6204                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6205           // X u> 127 => X s< 0
6206           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6207                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6208         }
6209       }
6210     }
6211   }
6212   return 0;
6213 }
6214
6215 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6216 /// We only handle extending casts so far.
6217 ///
6218 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6219   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6220   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6221   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6222   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6223   Value *RHSCIOp;
6224
6225   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6226   // integer type is the same size as the pointer type.
6227   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6228       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6229          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6230     Value *RHSOp = 0;
6231     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6232       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6233     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6234       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6235       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6236       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6237         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6238     }
6239
6240     if (RHSOp)
6241       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6242   }
6243   
6244   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6245   // Enforce this.
6246   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6247       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6248     return 0;
6249
6250   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6251   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6252
6253   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6254     // Not an extension from the same type?
6255     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6256     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6257       return 0;
6258     
6259     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6260     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6261     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6262       return 0;
6263
6264     // Deal with equality cases early.
6265     if (ICI.isEquality())
6266       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6267
6268     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6269     // signed comparison.
6270     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6271       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6272
6273     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6274     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6275   }
6276
6277   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6278   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6279   if (!CI)
6280     return 0;
6281
6282   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6283   // reextended to DestTy.
6284   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6285   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6286
6287   // If the re-extended constant didn't change...
6288   if (Res2 == CI) {
6289     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6290     // For example, we might have:
6291     //    %A = sext short %X to uint
6292     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6293     // It is incorrect to transform this into 
6294     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6295     // because %A may have negative value. 
6296     //
6297     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6298     // signless.
6299     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6300       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6301     return 0;
6302   }
6303
6304   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6305   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6306
6307   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6308   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6309   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6310     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6311   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6312     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6313
6314   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6315   // should have been folded away previously and not enter in here.
6316   Value *Result;
6317   if (isSignedCmp) {
6318     // We're performing a signed comparison.
6319     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6320       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6321     else
6322       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6323   } else {
6324     // We're performing an unsigned comparison.
6325     if (isSignedExt) {
6326       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6327       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6328       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6329       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6330                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6331     } else {
6332       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6333       Result = ConstantInt::getTrue();
6334     }
6335   }
6336
6337   // Finally, return the value computed.
6338   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6339       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6340     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6341
6342   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6343           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6344          "ICmp should be folded!");
6345   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6346     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6347   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6348 }
6349
6350 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6351   return commonShiftTransforms(I);
6352 }
6353
6354 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6355   return commonShiftTransforms(I);
6356 }
6357
6358 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6359   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6360     return R;
6361   
6362   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6363   
6364   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6365   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6366     if (CSI->isAllOnesValue())
6367       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6368   
6369   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6370   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6371       MaskedValueIsZero(Op0,
6372                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6373     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6374   
6375   return 0;
6376 }
6377
6378 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6379   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6380   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6381
6382   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6383   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6384   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6385       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6386     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6387   
6388   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6389     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6390       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6391     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6392       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6393   }
6394   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6395     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6396       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6397     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6398       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6399   }
6400
6401   // Try to fold constant and into select arguments.
6402   if (isa<Constant>(Op0))
6403     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6404       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6405         return R;
6406
6407   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6408     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6409       return Res;
6410   return 0;
6411 }
6412
6413 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6414                                                BinaryOperator &I) {
6415   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6416
6417   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6418   // purpose is to compute bits we don't care about.
6419   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6420   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6421   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6422                            KnownZero, KnownOne))
6423     return &I;
6424   
6425   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6426   // of a signed value.
6427   //
6428   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6429     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6430       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6431     else {
6432       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6433       return &I;
6434     }
6435   }
6436   
6437   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6438   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6439     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6440       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6441         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6442                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6443   
6444   // Try to fold constant and into select arguments.
6445   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6446     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6447       return R;
6448   if (isa<PHINode>(Op0))
6449     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6450       return NV;
6451   
6452   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6453   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6454     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6455     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6456     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6457     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6458     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6459     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6460     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6461         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6462       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6463       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6464       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6465                                                 I.getName());
6466       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6467
6468       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6469       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6470       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6471       // other xforms later if dead.
6472       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6473       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6474       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6475       
6476       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6477       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6478       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6479       // mask as appropriate.
6480       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6481         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6482       else {
6483         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6484         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6485       }
6486
6487       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6488                                                    TI->getName());
6489       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6490
6491       // Return the value truncated to the interesting size.
6492       return new TruncInst(And, I.getType());
6493     }
6494   }
6495   
6496   if (Op0->hasOneUse()) {
6497     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6498       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6499       Value *V1, *V2;
6500       ConstantInt *CC;
6501       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6502         default: break;
6503         case Instruction::Add:
6504         case Instruction::And:
6505         case Instruction::Or:
6506         case Instruction::Xor: {
6507           // These operators commute.
6508           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6509           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6510               match(Op0BO->getOperand(1),
6511                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6512             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6513                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6514                                             Op0BO->getName());
6515             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6516             Instruction *X = 
6517               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6518                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6519             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6520             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6521             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6522                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6523           }
6524           
6525           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6526           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6527           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6528               match(Op0BOOp1, 
6529                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6530               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6531               V2 == Op1) {
6532             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6533                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6534                                                      Op0BO->getName());
6535             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6536             Instruction *XM =
6537               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6538                                         V1->getName()+".mask");
6539             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6540             
6541             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6542           }
6543         }
6544           
6545         // FALL THROUGH.
6546         case Instruction::Sub: {
6547           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6548           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6549               match(Op0BO->getOperand(0),
6550                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6551             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6552                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6553                                                      Op0BO->getName());
6554             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6555             Instruction *X =
6556               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6557                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6558             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6559             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6560             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6561                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6562           }
6563           
6564           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6565           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6566               match(Op0BO->getOperand(0),
6567                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6568                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6569               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6570                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6571             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6572                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6573                                                      Op0BO->getName());
6574             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6575             Instruction *XM =
6576               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6577                                         V1->getName()+".mask");
6578             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6579             
6580             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6581           }
6582           
6583           break;
6584         }
6585       }
6586       
6587       
6588       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6589       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6590       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6591         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6592         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6593         
6594         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6595           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6596           case Instruction::Add:
6597             isValid = isLeftShift;
6598             break;
6599           case Instruction::Or:
6600           case Instruction::Xor:
6601             highBitSet = false;
6602             break;
6603           case Instruction::And:
6604             highBitSet = true;
6605             break;
6606         }
6607         
6608         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6609         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6610         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6611         // the constant which would cause it to be modified for this
6612         // operation.
6613         //
6614         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6615           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6616         
6617         if (isValid) {
6618           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6619           
6620           Instruction *NewShift =
6621             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6622           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6623           NewShift->takeName(Op0BO);
6624           
6625           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6626                                         NewRHS);
6627         }
6628       }
6629     }
6630   }
6631   
6632   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6633   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6634   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6635     ShiftOp = 0;
6636   
6637   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6638     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6639     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6640     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6641     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6642     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6643     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6644     
6645     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6646     if (AmtSum > TypeBits)
6647       AmtSum = TypeBits;
6648     
6649     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6650     
6651     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6652     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6653       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
6654                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6655     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6656                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6657       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6658       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6659     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6660                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6661       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6662       Instruction *Shift =
6663         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6664       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6665
6666       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6667       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6668     }
6669     
6670     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6671     // right.  See if the amounts are equal.
6672     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6673       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6674       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6675         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6676         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6677       }
6678       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6679       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6680         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6681         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6682       }
6683       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6684       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6685       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6686       // generators.
6687       const Type *SExtType = 0;
6688       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6689       case 1  :
6690       case 8  :
6691       case 16 :
6692       case 32 :
6693       case 64 :
6694       case 128:
6695         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6696         break;
6697       default: break;
6698       }
6699       if (SExtType) {
6700         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6701         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6702         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6703       }
6704       // Otherwise, we can't handle it yet.
6705     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6706       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6707       
6708       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6709       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6710         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6711                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6712         Instruction *Shift =
6713           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6714         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6715         
6716         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6717         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6718       }
6719       
6720       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6721       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6722         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6723         Instruction *Shift =
6724           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6725         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6726         
6727         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6728         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6729       }
6730       
6731       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6732     } else {
6733       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6734       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6735
6736       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6737       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6738         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6739                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6740         Instruction *Shift =
6741           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6742                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6743         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6744         
6745         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6746         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6747       }
6748       
6749       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6750       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6751         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6752         Instruction *Shift =
6753           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6754         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6755         
6756         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6757         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6758       }
6759       
6760       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6761     }
6762   }
6763   return 0;
6764 }
6765
6766
6767 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6768 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6769 /// X*Scale+Offset.
6770 ///
6771 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6772                                         int &Offset) {
6773   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6774   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6775     Offset = CI->getZExtValue();
6776     Scale  = 0;
6777     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6778   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6779     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6780       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6781         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6782         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6783         Offset = 0;
6784         return I->getOperand(0);
6785       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6786         // This value is scaled by 'RHS'.
6787         Scale = RHS->getZExtValue();
6788         Offset = 0;
6789         return I->getOperand(0);
6790       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6791         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6792         // where C1 is divisible by C2.
6793         unsigned SubScale;
6794         Value *SubVal = 
6795           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6796         Offset += RHS->getZExtValue();
6797         Scale = SubScale;
6798         return SubVal;
6799       }
6800     }
6801   }
6802
6803   // Otherwise, we can't look past this.
6804   Scale = 1;
6805   Offset = 0;
6806   return Val;
6807 }
6808
6809
6810 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6811 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6812 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6813                                                    AllocationInst &AI) {
6814   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6815   
6816   // Remove any uses of AI that are dead.
6817   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6818   
6819   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6820     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6821     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6822       while (UI != E && *UI == User)
6823         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6824       
6825       ++NumDeadInst;
6826       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6827       EraseInstFromFunction(*User);
6828     }
6829   }
6830   
6831   // Get the type really allocated and the type casted to.
6832   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6833   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6834   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6835
6836   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6837   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6838   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6839
6840   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6841   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6842   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6843   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6844
6845   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6846   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6847   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6848
6849   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6850   // size argument.
6851   unsigned ArraySizeScale;
6852   int ArrayOffset;
6853   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6854     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6855  
6856   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6857   // do the xform.
6858   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6859       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6860
6861   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6862   Value *Amt = 0;
6863   if (Scale == 1) {
6864     Amt = NumElements;
6865   } else {
6866     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6867     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6868     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6869       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6870     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6871     else if (Scale != 1) {
6872       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
6873       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6874     }
6875   }
6876   
6877   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6878     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6879     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
6880     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6881   }
6882   
6883   AllocationInst *New;
6884   if (isa<MallocInst>(AI))
6885     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6886   else
6887     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6888   InsertNewInstBefore(New, AI);
6889   New->takeName(&AI);
6890   
6891   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6892   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6893   // die soon.
6894   if (!AI.hasOneUse()) {
6895     AddUsesToWorkList(AI);
6896     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6897     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6898     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6899     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6900     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6901   }
6902   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6903 }
6904
6905 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6906 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6907 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6908 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6909 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6910 ///
6911 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6912 /// extension operation if Ty is larger.
6913 ///
6914 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
6915 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
6916 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
6917 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
6918 /// efficiently truncated.
6919 ///
6920 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
6921 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
6922 /// the final result.
6923 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6924                                               unsigned CastOpc,
6925                                               int &NumCastsRemoved) {
6926   // We can always evaluate constants in another type.
6927   if (isa<ConstantInt>(V))
6928     return true;
6929   
6930   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6931   if (!I) return false;
6932   
6933   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6934   
6935   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6936   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6937     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6938     // it, and this will remove a cast overall.
6939     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6940       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6941       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6942       // casts first.
6943       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
6944         ++NumCastsRemoved;
6945       return true;
6946     }
6947   }
6948
6949   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6950   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6951   if (!I->hasOneUse()) return false;
6952
6953   switch (I->getOpcode()) {
6954   case Instruction::Add:
6955   case Instruction::Sub:
6956   case Instruction::Mul:
6957   case Instruction::And:
6958   case Instruction::Or:
6959   case Instruction::Xor:
6960     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6961     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6962                                       NumCastsRemoved) &&
6963            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6964                                       NumCastsRemoved);
6965
6966   case Instruction::Shl:
6967     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6968     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6969     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6970       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6971       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6972           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6973         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6974                                           NumCastsRemoved);
6975     }
6976     break;
6977   case Instruction::LShr:
6978     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6979     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6980     // already zeros.
6981     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6982       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6983       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6984       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6985           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6986             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6987           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6988         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6989                                           NumCastsRemoved);
6990       }
6991     }
6992     break;
6993   case Instruction::ZExt:
6994   case Instruction::SExt:
6995   case Instruction::Trunc:
6996     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6997     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6998     // of casts in the input.
6999     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7000       return true;
7001     break;
7002   case Instruction::Select: {
7003     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7004     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7005                                       NumCastsRemoved) &&
7006            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7007                                       NumCastsRemoved);
7008   }
7009   case Instruction::PHI: {
7010     // We can change a phi if we can change all operands.
7011     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7012     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7013       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7014                                       NumCastsRemoved))
7015         return false;
7016     return true;
7017   }
7018   default:
7019     // TODO: Can handle more cases here.
7020     break;
7021   }
7022   
7023   return false;
7024 }
7025
7026 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7027 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7028 /// evaluate the expression.
7029 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7030                                              bool isSigned) {
7031   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7032     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7033
7034   // Otherwise, it must be an instruction.
7035   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7036   Instruction *Res = 0;
7037   switch (I->getOpcode()) {
7038   case Instruction::Add:
7039   case Instruction::Sub:
7040   case Instruction::Mul:
7041   case Instruction::And:
7042   case Instruction::Or:
7043   case Instruction::Xor:
7044   case Instruction::AShr:
7045   case Instruction::LShr:
7046   case Instruction::Shl: {
7047     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7048     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7049     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7050                                  LHS, RHS);
7051     break;
7052   }    
7053   case Instruction::Trunc:
7054   case Instruction::ZExt:
7055   case Instruction::SExt:
7056     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7057     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7058     // new.
7059     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7060       return I->getOperand(0);
7061     
7062     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7063     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7064                            Ty);
7065     break;
7066   case Instruction::Select: {
7067     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7068     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7069     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7070     break;
7071   }
7072   case Instruction::PHI: {
7073     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7074     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7075     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7076       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7077       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7078     }
7079     Res = NPN;
7080     break;
7081   }
7082   default: 
7083     // TODO: Can handle more cases here.
7084     assert(0 && "Unreachable!");
7085     break;
7086   }
7087   
7088   Res->takeName(I);
7089   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7090 }
7091
7092 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7093 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7094   Value *Src = CI.getOperand(0);
7095
7096   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7097   // eliminate it now.
7098   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7099     if (Instruction::CastOps opc = 
7100         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7101       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7102       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7103       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7104     }
7105   }
7106
7107   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7108   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7109     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7110       return NV;
7111
7112   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7113   if (isa<PHINode>(Src))
7114     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7115       return NV;
7116   
7117   return 0;
7118 }
7119
7120 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7121 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7122   Value *Src = CI.getOperand(0);
7123   
7124   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7125     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7126     // this into a cast of the original pointer!
7127     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7128       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7129       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7130       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7131       AddToWorkList(GEP);
7132       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7133       return &CI;
7134     }
7135     
7136     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7137     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7138     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7139     // non-type-safe code.
7140     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7141       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7142         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7143         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7144         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7145         
7146         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7147         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7148         const Type *GEPIdxTy =
7149           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7150         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7151           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7152           
7153           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7154           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7155           // is something like [0 x {int, int}]
7156           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7157           int64_t FirstIdx = 0;
7158           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7159             FirstIdx = Offset/TySize;
7160             Offset %= TySize;
7161           
7162             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7163             if (Offset < 0) {
7164               --FirstIdx;
7165               Offset += TySize;
7166               assert(Offset >= 0);
7167             }
7168             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7169           }
7170           
7171           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7172
7173           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7174           while (Offset) {
7175             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7176               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7177               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7178                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7179                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7180               
7181                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7182                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7183               } else {
7184                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7185                 Offset = 0;
7186                 OrigBase = 0;
7187               }
7188             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7189               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7190               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7191                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7192                 Offset %= EltSize;
7193               } else {
7194                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7195               }
7196               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7197             } else {
7198               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7199               Offset = 0;
7200               OrigBase = 0;
7201             }
7202           }
7203           if (OrigBase) {
7204             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7205             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7206             // two.
7207             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7208                                                           NewIndices.begin(),
7209                                                           NewIndices.end(), "");
7210             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7211             NGEP->takeName(GEP);
7212             
7213             if (isa<BitCastInst>(CI))
7214               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7215             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7216             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7217           }
7218         }
7219       }      
7220     }
7221   }
7222     
7223   return commonCastTransforms(CI);
7224 }
7225
7226
7227
7228 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7229 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7230 /// cases.
7231 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7232 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7233   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7234     return Result;
7235
7236   Value *Src = CI.getOperand(0);
7237   const Type *SrcTy = Src->getType();
7238   const Type *DestTy = CI.getType();
7239   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7240   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7241
7242   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7243   // purpose is to compute bits we don't care about.
7244   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7245   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7246                            KnownZero, KnownOne))
7247     return &CI;
7248
7249   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7250   // can't do anything more. 
7251   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7252   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7253     return 0;
7254
7255   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7256   int NumCastsRemoved = 0;
7257   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7258       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7259                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7260     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7261     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7262     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7263     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7264     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7265     // require that two casts have been eliminated.
7266     bool DoXForm;
7267     switch (CI.getOpcode()) {
7268     default:
7269       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7270       // get here because of the check above.
7271       assert(0 && "Unknown cast type");
7272     case Instruction::Trunc:
7273       DoXForm = true;
7274       break;
7275     case Instruction::ZExt:
7276       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7277       break;
7278     case Instruction::SExt:
7279       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7280       break;
7281     }
7282     
7283     if (DoXForm) {
7284       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7285                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7286       assert(Res->getType() == DestTy);
7287       switch (CI.getOpcode()) {
7288       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7289       case Instruction::Trunc:
7290       case Instruction::BitCast:
7291         // Just replace this cast with the result.
7292         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7293       case Instruction::ZExt: {
7294         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7295         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7296         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7297                                                             SrcBitSize));
7298         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7299       }
7300       case Instruction::SExt:
7301         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7302         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7303             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7304                              CI), DestTy);
7305       }
7306     }
7307   }
7308   
7309   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7310   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7311
7312   switch (SrcI->getOpcode()) {
7313   case Instruction::Add:
7314   case Instruction::Mul:
7315   case Instruction::And:
7316   case Instruction::Or:
7317   case Instruction::Xor:
7318     // If we are discarding information, rewrite.
7319     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7320       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7321       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7322       // only be converting signedness, which is a noop.
7323       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7324           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7325           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7326         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7327         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7328         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7329         return BinaryOperator::Create(
7330             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7331       }
7332     }
7333
7334     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7335     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7336         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7337         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7338         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7339       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7340       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7341     }
7342     break;
7343   case Instruction::SDiv:
7344   case Instruction::UDiv:
7345   case Instruction::SRem:
7346   case Instruction::URem:
7347     // If we are just changing the sign, rewrite.
7348     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7349       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7350       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7351       // only be converting signedness, which is a noop.
7352       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7353           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7354         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7355                                               Op0, DestTy, SrcI);
7356         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7357                                               Op1, DestTy, SrcI);
7358         return BinaryOperator::Create(
7359           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7360       }
7361     }
7362     break;
7363
7364   case Instruction::Shl:
7365     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7366     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7367     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7368     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7369     // in the value.
7370     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7371         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7372       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7373           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7374       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7375       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7376       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7377     }
7378     break;
7379   case Instruction::AShr:
7380     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7381     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7382     // simplifications.
7383     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7384         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7385       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7386       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7387         // Insert the new logical shift right.
7388         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7389       }
7390     }
7391     break;
7392   }
7393   return 0;
7394 }
7395
7396 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7397   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7398     return Result;
7399   
7400   Value *Src = CI.getOperand(0);
7401   const Type *Ty = CI.getType();
7402   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7403   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7404   
7405   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7406     switch (SrcI->getOpcode()) {
7407     default: break;
7408     case Instruction::LShr:
7409       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7410       // are already zeros.
7411       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7412         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7413         
7414         // Get a mask for the bits shifting in.
7415         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7416         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7417         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7418           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7419             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7420
7421           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7422           // shift.
7423           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7424           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7425                                        Ty, CI);
7426           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7427         }
7428       } else {     // This is a variable shr.
7429         
7430         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7431         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7432         // loop-invariant and CSE'd.
7433         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7434           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7435
7436           Value *V = InsertNewInstBefore(
7437               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7438                                      "tmp"), CI);
7439           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7440                                                             SrcI->getOperand(0),
7441                                                             "tmp"), CI);
7442           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7443           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7444         }
7445       }
7446       break;
7447     }
7448   }
7449   
7450   return 0;
7451 }
7452
7453 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7454 /// in order to eliminate the icmp.
7455 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7456                                              bool DoXform) {
7457   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7458   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7459   // cast to integer to avoid the comparison.
7460   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7461     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7462       
7463     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7464     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7465     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7466         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7467       if (!DoXform) return ICI;
7468
7469       Value *In = ICI->getOperand(0);
7470       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7471                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7472       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7473                                                         In->getName()+".lobit"),
7474                                CI);
7475       if (In->getType() != CI.getType())
7476         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7477                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7478
7479       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7480         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7481         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7482                                                          In->getName()+".not"),
7483                                  CI);
7484       }
7485
7486       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7487     }
7488       
7489       
7490       
7491     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7492     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7493     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7494     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7495     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7496     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7497     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7498     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7499     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7500         // This only works for EQ and NE
7501         ICI->isEquality()) {
7502       // If Op1C some other power of two, convert:
7503       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7504       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7505       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7506       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7507         
7508       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7509       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7510         if (!DoXform) return ICI;
7511
7512         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7513         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7514           // (X&4) == 2 --> false
7515           // (X&4) != 2 --> true
7516           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7517           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7518           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7519         }
7520           
7521         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7522         Value *In = ICI->getOperand(0);
7523         if (ShiftAmt) {
7524           // Perform a logical shr by shiftamt.
7525           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7526           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7527                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7528                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7529         }
7530           
7531         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7532           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7533           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7534           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7535         }
7536           
7537         if (CI.getType() == In->getType())
7538           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7539         else
7540           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7541       }
7542     }
7543   }
7544
7545   return 0;
7546 }
7547
7548 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7549   // If one of the common conversion will work ..
7550   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7551     return Result;
7552
7553   Value *Src = CI.getOperand(0);
7554
7555   // If this is a cast of a cast
7556   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7557     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7558     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7559     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7560     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7561       // Get the sizes of the types involved
7562       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7563       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7564       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7565       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7566       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7567       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7568         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7569         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7570         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7571         Instruction *And = 
7572           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7573         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7574         if (And->getType() != CI.getType()) {
7575           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7576           InsertNewInstBefore(And, CI);
7577           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7578         }
7579         return And;
7580       }
7581     }
7582   }
7583
7584   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7585     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7586
7587   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7588   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7589     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7590     // of the (zext icmp) will be transformed.
7591     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7592     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7593     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7594         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7595          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7596       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
7597       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
7598       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7599     }
7600   }
7601
7602   return 0;
7603 }
7604
7605 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7606   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7607     return I;
7608   
7609   Value *Src = CI.getOperand(0);
7610   
7611   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7612   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7613   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7614     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7615     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7616     // cast to integer to avoid the comparison.
7617     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7618       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7619       
7620       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7621       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7622       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7623           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7624         Value *In = ICI->getOperand(0);
7625         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7626                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7627         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
7628                                                         In->getName()+".lobit"),
7629                                  CI);
7630         if (In->getType() != CI.getType())
7631           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7632                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7633         
7634         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7635           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
7636                                      In->getName()+".not"), CI);
7637         
7638         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7639       }
7640     }
7641   }
7642
7643   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
7644   // eliminate the trunc/sext pair.
7645   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
7646     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
7647     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
7648     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7649     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
7650     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
7651
7652     if (OpBits == DestBits) {
7653       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
7654       // bits, it is already ready.
7655       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
7656         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
7657     } else if (OpBits < DestBits) {
7658       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
7659       // bits, just sext from i32.
7660       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7661         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7662     } else {
7663       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
7664       // bits, just truncate to i32.
7665       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7666         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7667     }
7668   }
7669
7670   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
7671   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
7672   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
7673   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
7674   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
7675   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
7676   //   %a = trunc i32 %i to i8
7677   //   %b = shl i8 %a, 6
7678   //   %c = ashr i8 %b, 6
7679   //   %d = sext i8 %c to i32
7680   // into:
7681   //   %a = shl i32 %i, 30
7682   //   %d = ashr i32 %a, 30
7683   Value *A = 0;
7684   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
7685   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
7686                         m_ConstantInt(CA))) &&
7687       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
7688     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
7689     if (I->getType() == CI.getType()) {
7690       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7691       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7692       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
7693       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
7694       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
7695                                                         CI.getName()), CI);
7696       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
7697     }
7698   }
7699   
7700   return 0;
7701 }
7702
7703 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7704 /// in the specified FP type without changing its value.
7705 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7706   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7707   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7708     return ConstantFP::get(F);
7709   return 0;
7710 }
7711
7712 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7713 /// through it until we get the source value.
7714 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7715   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7716     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7717       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7718   
7719   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7720   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7721   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7722   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7723     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7724       return V;  // No constant folding of this.
7725     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7726     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7727       return V;
7728     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7729       return V;  // Won't shrink.
7730     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7731       return V;
7732     // Don't try to shrink to various long double types.
7733   }
7734   
7735   return V;
7736 }
7737
7738 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7739   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7740     return I;
7741   
7742   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7743   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7744   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7745   // many builtins (sqrt, etc).
7746   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7747   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7748     switch (OpI->getOpcode()) {
7749     default: break;
7750     case Instruction::Add:
7751     case Instruction::Sub:
7752     case Instruction::Mul:
7753     case Instruction::FDiv:
7754     case Instruction::FRem:
7755       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7756       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7757       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7758       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7759           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7760         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7761         // If the source types were both smaller than the destination type of
7762         // the cast, do this xform.
7763         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7764             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7765           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7766                                       CI.getType(), CI);
7767           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7768                                       CI.getType(), CI);
7769           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7770         }
7771       }
7772       break;  
7773     }
7774   }
7775   return 0;
7776 }
7777
7778 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7779   return commonCastTransforms(CI);
7780 }
7781
7782 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
7783   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7784   if (OpI == 0)
7785     return commonCastTransforms(FI);
7786
7787   // fptoui(uitofp(X)) --> X
7788   // fptoui(sitofp(X)) --> X
7789   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7790   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7791   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7792   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
7793   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7794       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7795       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
7796                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7797     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7798
7799   return commonCastTransforms(FI);
7800 }
7801
7802 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
7803   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
7804   if (OpI == 0)
7805     return commonCastTransforms(FI);
7806   
7807   // fptosi(sitofp(X)) --> X
7808   // fptosi(uitofp(X)) --> X
7809   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
7810   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
7811   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
7812   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
7813   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
7814       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7815       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
7816                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
7817     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
7818   
7819   return commonCastTransforms(FI);
7820 }
7821
7822 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7823   return commonCastTransforms(CI);
7824 }
7825
7826 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7827   return commonCastTransforms(CI);
7828 }
7829
7830 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7831   return commonPointerCastTransforms(CI);
7832 }
7833
7834 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7835   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7836     return I;
7837   
7838   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7839   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7840
7841   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7842   ConstantInt *Cst;
7843   Value *X;
7844   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7845                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7846     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7847     // is a single-index GEP.
7848     if (X->getType() == CI.getType()) {
7849       // Get the size of the pointee type.
7850       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7851
7852       // Convert the constant to intptr type.
7853       APInt Offset = Cst->getValue();
7854       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7855
7856       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7857       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7858         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7859         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
7860       }
7861     }
7862     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7863     // struct etc.
7864   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7865              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7866     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7867     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7868     
7869     // Get the size of the pointee type.
7870     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7871     
7872     // Convert the constant to intptr type.
7873     APInt Offset = Cst->getValue();
7874     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7875     
7876     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7877     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7878       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7879       
7880       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7881                                                             "tmp"), CI);
7882       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7883     }
7884   }
7885   return 0;
7886 }
7887
7888 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7889   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7890   // otherwise just apply the common ones.
7891   Value *Src = CI.getOperand(0);
7892   const Type *SrcTy = Src->getType();
7893   const Type *DestTy = CI.getType();
7894
7895   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7896     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7897       return Result;
7898   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7899     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7900       return I;
7901   } else {
7902     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7903       return Result;
7904   }
7905
7906
7907   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7908   // be replaced by the operand.
7909   if (DestTy == Src->getType())
7910     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7911
7912   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7913     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7914     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7915     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7916     
7917     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
7918     // required for changing types.
7919     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
7920       return 0;
7921     
7922     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7923     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7924     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7925       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7926         return V;
7927     
7928     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7929     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7930     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7931     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7932     unsigned NumZeros = 0;
7933     while (SrcElTy != DstElTy && 
7934            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7935            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7936       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7937       ++NumZeros;
7938     }
7939
7940     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7941     if (SrcElTy == DstElTy) {
7942       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7943       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7944                                        ((Instruction*) NULL));
7945     }
7946   }
7947
7948   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7949     if (SVI->hasOneUse()) {
7950       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7951       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7952       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7953           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7954                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7955         CastInst *Tmp;
7956         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7957         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7958         // us to eliminate at least one cast.
7959         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7960              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7961             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7962              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7963           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7964                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7965           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7966                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7967           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7968           // know the vector types match #elts.
7969           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7970         }
7971       }
7972     }
7973   }
7974   return 0;
7975 }
7976
7977 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7978 ///   %C = or %A, %B
7979 ///   %D = select %cond, %C, %A
7980 /// into:
7981 ///   %C = select %cond, %B, 0
7982 ///   %D = or %A, %C
7983 ///
7984 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7985 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7986 /// equal the other incoming value of the select.
7987 ///
7988 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7989   switch (I->getOpcode()) {
7990   case Instruction::Add:
7991   case Instruction::Mul:
7992   case Instruction::And:
7993   case Instruction::Or:
7994   case Instruction::Xor:
7995     return 3;              // Can fold through either operand.
7996   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7997   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7998   case Instruction::LShr:
7999   case Instruction::AShr:
8000     return 1;
8001   default:
8002     return 0;              // Cannot fold
8003   }
8004 }
8005
8006 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8007 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8008 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8009   switch (I->getOpcode()) {
8010   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8011   case Instruction::Add:
8012   case Instruction::Sub:
8013   case Instruction::Or:
8014   case Instruction::Xor:
8015   case Instruction::Shl:
8016   case Instruction::LShr:
8017   case Instruction::AShr:
8018     return Constant::getNullValue(I->getType());
8019   case Instruction::And:
8020     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8021   case Instruction::Mul:
8022     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8023   }
8024 }
8025
8026 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8027 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8028 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8029                                           Instruction *FI) {
8030   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8031     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8032     // merge.
8033     if (TI->isCast()) {
8034       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8035         return 0;
8036     } else {
8037       return 0;  // unknown unary op.
8038     }
8039
8040     // Fold this by inserting a select from the input values.
8041     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8042                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8043     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8044     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8045                             TI->getType());
8046   }
8047
8048   // Only handle binary operators here.
8049   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8050     return 0;
8051
8052   // Figure out if the operations have any operands in common.
8053   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8054   bool MatchIsOpZero;
8055   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8056     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8057     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8058     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8059     MatchIsOpZero = true;
8060   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8061     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8062     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8063     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8064     MatchIsOpZero = false;
8065   } else if (!TI->isCommutative()) {
8066     return 0;
8067   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8068     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8069     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8070     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8071     MatchIsOpZero = true;
8072   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8073     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8074     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8075     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8076     MatchIsOpZero = true;
8077   } else {
8078     return 0;
8079   }
8080
8081   // If we reach here, they do have operations in common.
8082   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8083                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8084   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8085
8086   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8087     if (MatchIsOpZero)
8088       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8089     else
8090       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8091   }
8092   assert(0 && "Shouldn't get here");
8093   return 0;
8094 }
8095
8096 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8097   Value *CondVal = SI.getCondition();
8098   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8099   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8100
8101   // select true, X, Y  -> X
8102   // select false, X, Y -> Y
8103   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8104     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8105
8106   // select C, X, X -> X
8107   if (TrueVal == FalseVal)
8108     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8109
8110   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8111     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8112   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8113     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8114   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8115     if (isa<Constant>(TrueVal))
8116       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8117     else
8118       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8119   }
8120
8121   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8122     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8123       if (C->getZExtValue()) {
8124         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8125         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8126       } else {
8127         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8128         Value *NotCond =
8129           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8130                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8131         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8132       }
8133     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8134       if (C->getZExtValue() == false) {
8135         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8136         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8137       } else {
8138         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8139         Value *NotCond =
8140           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8141                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8142         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8143       }
8144     }
8145     
8146     // select a, b, a  -> a&b
8147     // select a, a, b  -> a|b
8148     if (CondVal == TrueVal)
8149       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8150     else if (CondVal == FalseVal)
8151       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8152   }
8153
8154   // Selecting between two integer constants?
8155   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8156     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8157       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8158       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8159         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8160       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8161         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8162         Value *NotCond =
8163           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8164                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8165         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8166       }
8167       
8168       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8169
8170       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8171
8172         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8173         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8174           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8175             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8176               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8177               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8178               Value *X = IC->getOperand(0);
8179               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8180               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8181               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8182                                                         ShAmt, "ones");
8183               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8184               
8185               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8186               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8187               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8188               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8189               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8190               if (SRASize < SISize)
8191                 opc = Instruction::SExt;
8192               else if (SRASize > SISize)
8193                 opc = Instruction::Trunc;
8194               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8195             }
8196           }
8197
8198
8199         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8200         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8201         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8202         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8203         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8204           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8205               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8206             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8207               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8208                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8209                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8210                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8211                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8212                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8213                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8214                 // true or false val is the zero.
8215                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8216                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8217                 Value *V = ICA;
8218                 if (ShouldNotVal)
8219                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8220                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8221                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8222               }
8223       }
8224     }
8225
8226   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8227   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8228     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8229       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8230       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8231         // This is not safe in general for floating point:  
8232         // consider X== -0, Y== +0.
8233         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8234         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8235         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8236               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8237             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8238              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8239         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8240       }
8241       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8242       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8243         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8244       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8245
8246     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8247       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8248       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8249         // This is not safe in general for floating point:  
8250         // consider X== -0, Y== +0.
8251         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8252         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8253         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8254               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8255             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8256              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8257           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8258       }
8259       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8260       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8261         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8262       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8263     }
8264   }
8265
8266   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8267   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8268     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8269       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8270       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8271         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8272       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8273       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8274         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8275       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8276
8277     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8278       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8279       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8280         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8281       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8282       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8283         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8284       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8285     }
8286   }
8287
8288   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8289     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8290       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8291         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8292
8293         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8294         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8295           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8296             return IV;
8297
8298         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8299         // even legal for FP.
8300         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8301             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8302           AddOp = FI; SubOp = TI;
8303         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8304                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8305           AddOp = TI; SubOp = FI;
8306         }
8307
8308         if (AddOp) {
8309           Value *OtherAddOp = 0;
8310           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8311             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8312           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8313             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8314           }
8315
8316           if (OtherAddOp) {
8317             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8318             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8319             Value *NegVal;  // Compute -Z
8320             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8321               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8322             } else {
8323               NegVal = InsertNewInstBefore(
8324                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8325             }
8326
8327             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8328             Value *NewFalseOp = NegVal;
8329             if (AddOp != TI)
8330               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8331             Instruction *NewSel =
8332               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8333                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8334
8335             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8336             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8337           }
8338         }
8339       }
8340
8341   // See if we can fold the select into one of our operands.
8342   if (SI.getType()->isInteger()) {
8343     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8344     // transformation we are doing here.
8345     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8346       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8347           !isa<Constant>(FalseVal))
8348         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8349           unsigned OpToFold = 0;
8350           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8351             OpToFold = 1;
8352           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8353             OpToFold = 2;
8354           }
8355
8356           if (OpToFold) {
8357             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8358             Instruction *NewSel =
8359               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8360                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8361             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8362             NewSel->takeName(TVI);
8363             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8364               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8365             else {
8366               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8367             }
8368           }
8369         }
8370
8371     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8372       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8373           !isa<Constant>(TrueVal))
8374         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8375           unsigned OpToFold = 0;
8376           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8377             OpToFold = 1;
8378           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8379             OpToFold = 2;
8380           }
8381
8382           if (OpToFold) {
8383             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8384             Instruction *NewSel =
8385               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8386                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8387             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8388             NewSel->takeName(FVI);
8389             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8390               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8391             else
8392               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8393           }
8394         }
8395   }
8396
8397   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8398     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8399     SI.setOperand(1, FalseVal);
8400     SI.setOperand(2, TrueVal);
8401     return &SI;
8402   }
8403
8404   return 0;
8405 }
8406
8407 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8408 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8409 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8410 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8411 /// their preferred alignment from the beginning.
8412 ///
8413 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8414                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8415
8416   User *U = dyn_cast<User>(V);
8417   if (!U) return Align;
8418
8419   switch (getOpcode(U)) {
8420   default: break;
8421   case Instruction::BitCast:
8422     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8423   case Instruction::GetElementPtr: {
8424     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8425     bool AllZeroOperands = true;
8426     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8427       if (!isa<Constant>(*i) ||
8428           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8429         AllZeroOperands = false;
8430         break;
8431       }
8432
8433     if (AllZeroOperands) {
8434       // Treat this like a bitcast.
8435       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8436     }
8437     break;
8438   }
8439   }
8440
8441   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8442     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8443     // of the global.
8444     if (!GV->isDeclaration()) {
8445       GV->setAlignment(PrefAlign);
8446       Align = PrefAlign;
8447     }
8448   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8449     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8450     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8451     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8452       AI->setAlignment(PrefAlign);
8453       Align = PrefAlign;
8454     }
8455   }
8456
8457   return Align;
8458 }
8459
8460 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8461 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8462 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8463 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8464 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8465                                                   unsigned PrefAlign) {
8466   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8467                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8468   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8469   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8470   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8471   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8472   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8473
8474   if (PrefAlign > Align)
8475     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8476   
8477     // We don't need to make any adjustment.
8478   return Align;
8479 }
8480
8481 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8482   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8483   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8484   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8485   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8486
8487   if (CopyAlign < MinAlign) {
8488     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8489     return MI;
8490   }
8491   
8492   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8493   // load/store.
8494   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8495   if (MemOpLength == 0) return 0;
8496   
8497   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8498   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8499   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8500   // case.
8501   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8502   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8503   
8504   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8505     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8506   
8507   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8508   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8509   
8510   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8511   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8512   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8513   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8514   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8515   // integer datatype.
8516   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8517     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8518     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8519       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8520       // down through these levels if so.
8521       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
8522         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8523           if (STy->getNumElements() == 1)
8524             SrcETy = STy->getElementType(0);
8525           else
8526             break;
8527         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8528           if (ATy->getNumElements() == 1)
8529             SrcETy = ATy->getElementType();
8530           else
8531             break;
8532         } else
8533           break;
8534       }
8535       
8536       if (SrcETy->isSingleValueType())
8537         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8538     }
8539   }
8540   
8541   
8542   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8543   // infer, use it.
8544   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8545   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8546   
8547   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8548   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8549   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8550   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8551   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8552
8553   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8554   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8555   return MI;
8556 }
8557
8558 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8559   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8560   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8561     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8562     return MI;
8563   }
8564   
8565   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8566   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8567   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8568   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
8569     return 0;
8570   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8571   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8572   
8573   // If the length is zero, this is a no-op
8574   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8575   
8576   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8577   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8578     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
8579     
8580     Value *Dest = MI->getDest();
8581     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
8582
8583     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8584     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8585     
8586     // Extract the fill value and store.
8587     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8588     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
8589                                       Alignment), *MI);
8590     
8591     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8592     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8593     return MI;
8594   }
8595
8596   return 0;
8597 }
8598
8599
8600 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8601 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8602 /// the heavy lifting.
8603 ///
8604 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8605   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8606   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8607   
8608   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8609   // visitCallSite.
8610   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8611     bool Changed = false;
8612
8613     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8614     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8615       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8616
8617       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8618         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8619           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8620           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8621           // alignment is sufficient.
8622         }
8623     }
8624
8625     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8626     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8627     // into a call to memcpy.
8628     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8629       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8630         if (GVSrc->isConstant()) {
8631           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8632           Intrinsic::ID MemCpyID;
8633           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8634             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8635           else
8636             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8637           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8638           Changed = true;
8639         }
8640
8641       // memmove(x,x,size) -> noop.
8642       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
8643         return EraseInstFromFunction(CI);
8644     }
8645
8646     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8647     // set, update the alignment.
8648     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8649       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8650         return I;
8651     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
8652       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
8653         return I;
8654     }
8655           
8656     if (Changed) return II;
8657   }
8658   
8659   switch (II->getIntrinsicID()) {
8660   default: break;
8661   case Intrinsic::bswap:
8662     // bswap(bswap(x)) -> x
8663     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
8664       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
8665         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
8666     break;
8667   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8668   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8669   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8670   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8671   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8672     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8673     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8674     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8675       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8676                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
8677                                        CI);
8678       return new LoadInst(Ptr);
8679     }
8680     break;
8681   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8682   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8683     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8684     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
8685       const Type *OpPtrTy = 
8686         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8687       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8688       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8689     }
8690     break;
8691   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8692   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8693   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8694     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8695     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8696       const Type *OpPtrTy = 
8697         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8698       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8699       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8700     }
8701     break;
8702     
8703   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8704     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8705     // we can simplify the input based on that, do so now.
8706     uint64_t UndefElts;
8707     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8708                                               UndefElts)) {
8709       II->setOperand(1, V);
8710       return II;
8711     }
8712     break;
8713   }
8714     
8715   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8716     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8717     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8718       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8719       
8720       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8721       bool AllEltsOk = true;
8722       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8723         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8724             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8725           AllEltsOk = false;
8726           break;
8727         }
8728       }
8729       
8730       if (AllEltsOk) {
8731         // Cast the input vectors to byte vectors.
8732         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8733         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8734         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8735         
8736         // Only extract each element once.
8737         Value *ExtractedElts[32];
8738         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8739         
8740         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8741           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8742             continue;
8743           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8744           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8745           
8746           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8747             Instruction *Elt = 
8748               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8749             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8750             ExtractedElts[Idx] = Elt;
8751           }
8752         
8753           // Insert this value into the result vector.
8754           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
8755                                              i, "tmp");
8756           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8757         }
8758         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8759       }
8760     }
8761     break;
8762
8763   case Intrinsic::stackrestore: {
8764     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8765     // happen when variable allocas are DCE'd.
8766     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8767       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8768         BasicBlock::iterator BI = SS;
8769         if (&*++BI == II)
8770           return EraseInstFromFunction(CI);
8771       }
8772     }
8773     
8774     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8775     // same block without an intervening call/alloca.
8776     BasicBlock::iterator BI = II;
8777     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8778     bool CannotRemove = false;
8779     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8780       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8781         CannotRemove = true;
8782         break;
8783       }
8784       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
8785         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
8786           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8787           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
8788             return EraseInstFromFunction(CI);
8789           // Otherwise, ignore the intrinsic.
8790         } else {
8791           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
8792           // restore.
8793           CannotRemove = true;
8794           break;
8795         }
8796       }
8797     }
8798     
8799     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8800     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8801     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8802       return EraseInstFromFunction(CI);
8803     break;
8804   }
8805   }
8806
8807   return visitCallSite(II);
8808 }
8809
8810 // InvokeInst simplification
8811 //
8812 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8813   return visitCallSite(&II);
8814 }
8815
8816 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
8817 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
8818 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
8819                                          const CastInst * const CI,
8820                                          const TargetData * const TD,
8821                                          const int ix) {
8822   if (!CI->isLosslessCast())
8823     return false;
8824
8825   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
8826   // can't change to a type with a different size.  If the size were
8827   // passed explicitly we could avoid this check.
8828   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
8829     return true;
8830
8831   const Type* SrcTy = 
8832             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8833   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8834   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
8835     return false;
8836   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
8837     return false;
8838   return true;
8839 }
8840
8841 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8842 //
8843 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8844   bool Changed = false;
8845
8846   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8847   // to the arguments of the call/invoke.
8848   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8849
8850   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8851
8852   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8853     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8854       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8855       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8856       // be unreachable, as the call is undefined.
8857       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8858                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8859                                     OldCall);
8860       if (!OldCall->use_empty())
8861         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8862       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8863         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8864       return 0;
8865     }
8866
8867   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8868     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8869     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8870     // that we can't modify the CFG here.
8871     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8872                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8873                   CS.getInstruction());
8874
8875     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8876       CS.getInstruction()->
8877         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8878
8879     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8880       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8881       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8882                          ConstantInt::getTrue(), II);
8883     }
8884     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8885   }
8886
8887   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8888     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8889       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8890         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8891
8892   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8893   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8894   if (FTy->isVarArg()) {
8895     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
8896     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8897     // the call.
8898     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8899            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
8900       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
8901       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
8902         *I = CI->getOperand(0);
8903         Changed = true;
8904       }
8905     }
8906   }
8907
8908   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8909     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8910     CS.setDoesNotThrow();
8911     Changed = true;
8912   }
8913
8914   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8915 }
8916
8917 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8918 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8919 //
8920 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8921   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8922   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8923   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8924       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8925     return false;
8926   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8927   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8928   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8929
8930   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8931   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8932   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8933   //
8934   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8935   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8936   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
8937
8938   if (isa<StructType>(NewRetTy))
8939     return false; // TODO: Handle multiple return values.
8940
8941   // Check to see if we are changing the return type...
8942   if (OldRetTy != NewRetTy) {
8943     if (Callee->isDeclaration() &&
8944         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
8945         // a pointer to an integer of the same size.
8946         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
8947           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
8948       return false;   // Cannot transform this return value.
8949
8950     if (!Caller->use_empty() &&
8951         // void -> non-void is handled specially
8952         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
8953       return false;   // Cannot transform this return value.
8954
8955     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
8956       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8957       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy))
8958         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8959     }
8960
8961     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8962     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8963     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8964     // the critical edge).  Bail out in this case.
8965     if (!Caller->use_empty())
8966       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8967         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8968              UI != E; ++UI)
8969           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8970             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8971                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8972               return false;
8973   }
8974
8975   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8976   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8977
8978   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8979   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8980     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8981     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8982
8983     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8984       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8985
8986     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8987       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8988
8989     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
8990     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
8991     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8992       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
8993        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
8994     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8995   }
8996
8997   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8998       Callee->isDeclaration())
8999     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9000
9001   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9002       !CallerPAL.isEmpty())
9003     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9004     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9005     // that are compatible with being a vararg call argument.
9006     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9007       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9008         break;
9009       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9010       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
9011         return false;
9012     }
9013
9014   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9015   // inserting cast instructions as necessary...
9016   std::vector<Value*> Args;
9017   Args.reserve(NumActualArgs);
9018   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
9019   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9020
9021   // Get any return attributes.
9022   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9023
9024   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9025   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9026   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy);
9027
9028   // Add the new return attributes.
9029   if (RAttrs)
9030     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
9031
9032   AI = CS.arg_begin();
9033   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9034     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9035     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9036       Args.push_back(*AI);
9037     } else {
9038       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9039           false, ParamTy, false);
9040       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9041       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9042     }
9043
9044     // Add any parameter attributes.
9045     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9046       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9047   }
9048
9049   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9050   // now...
9051   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9052     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9053
9054   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9055   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9056     if (!FT->isVarArg()) {
9057       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9058            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9059     } else {
9060       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9061       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9062         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9063         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9064           // Must promote to pass through va_arg area!
9065           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9066                                                                 PTy, false);
9067           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9068           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9069           Args.push_back(Cast);
9070         } else {
9071           Args.push_back(*AI);
9072         }
9073
9074         // Add any parameter attributes.
9075         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9076           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9077       }
9078     }
9079   }
9080
9081   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9082     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9083
9084   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9085
9086   Instruction *NC;
9087   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9088     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9089                             Args.begin(), Args.end(),
9090                             Caller->getName(), Caller);
9091     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9092     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9093   } else {
9094     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9095                           Caller->getName(), Caller);
9096     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9097     if (CI->isTailCall())
9098       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9099     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9100     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9101   }
9102
9103   // Insert a cast of the return type as necessary.
9104   Value *NV = NC;
9105   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9106     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9107       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9108                                                             OldRetTy, false);
9109       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9110
9111       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9112       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9113       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9114         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9115         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9116       } else {
9117         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9118         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9119       }
9120       AddUsersToWorkList(*Caller);
9121     } else {
9122       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9123     }
9124   }
9125
9126   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9127     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9128   Caller->eraseFromParent();
9129   RemoveFromWorkList(Caller);
9130   return true;
9131 }
9132
9133 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9134 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9135 //
9136 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9137   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9138   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9139   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9140   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9141
9142   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9143   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9144   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9145     return 0;
9146
9147   IntrinsicInst *Tramp =
9148     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9149
9150   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9151   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9152   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9153
9154   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9155   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9156     unsigned NestIdx = 1;
9157     const Type *NestTy = 0;
9158     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9159
9160     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9161     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9162          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9163       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9164         // Record the parameter type and any other attributes.
9165         NestTy = *I;
9166         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9167         break;
9168       }
9169
9170     if (NestTy) {
9171       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9172       std::vector<Value*> NewArgs;
9173       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9174
9175       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9176       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9177
9178       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9179       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9180
9181       // Add any function result attributes.
9182       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9183         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9184
9185       {
9186         unsigned Idx = 1;
9187         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9188         do {
9189           if (Idx == NestIdx) {
9190             // Add the chain argument and attributes.
9191             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9192             if (NestVal->getType() != NestTy)
9193               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9194             NewArgs.push_back(NestVal);
9195             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9196           }
9197
9198           if (I == E)
9199             break;
9200
9201           // Add the original argument and attributes.
9202           NewArgs.push_back(*I);
9203           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9204             NewAttrs.push_back
9205               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9206
9207           ++Idx, ++I;
9208         } while (1);
9209       }
9210
9211       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9212       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9213       // with the chain parameter inserted.
9214
9215       std::vector<const Type*> NewTypes;
9216       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9217
9218       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9219       // mean appending it.
9220       {
9221         unsigned Idx = 1;
9222         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9223           E = FTy->param_end();
9224
9225         do {
9226           if (Idx == NestIdx)
9227             // Add the chain's type.
9228             NewTypes.push_back(NestTy);
9229
9230           if (I == E)
9231             break;
9232
9233           // Add the original type.
9234           NewTypes.push_back(*I);
9235
9236           ++Idx, ++I;
9237         } while (1);
9238       }
9239
9240       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9241       // code sort out any function type mismatches.
9242       FunctionType *NewFTy =
9243         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9244       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9245         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9246       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9247
9248       Instruction *NewCaller;
9249       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9250         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9251                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9252                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9253                                        Caller->getName(), Caller);
9254         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9255         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9256       } else {
9257         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9258                                      Caller->getName(), Caller);
9259         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9260           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9261         cast<CallInst>(NewCaller)->
9262           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9263         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9264       }
9265       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9266         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9267       Caller->eraseFromParent();
9268       RemoveFromWorkList(Caller);
9269       return 0;
9270     }
9271   }
9272
9273   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9274   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9275   // code sort out any function type mismatches.
9276   Constant *NewCallee =
9277     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9278   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9279   return CS.getInstruction();
9280 }
9281
9282 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9283 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9284 /// and a single binop.
9285 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9286   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9287   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9288          isa<CmpInst>(FirstInst));
9289   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9290   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9291   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9292     
9293   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9294   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9295   
9296   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9297   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9298   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9299     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9300     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9301         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9302         // types or GEP's with different index types.
9303         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9304         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9305       return 0;
9306
9307     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9308     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9309       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9310           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9311         return 0;
9312     
9313     // Keep track of which operand needs a phi node.
9314     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9315     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9316   }
9317   
9318   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9319
9320   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9321   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9322   // hide them behind a phi.
9323   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9324     return 0;
9325   
9326   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9327   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9328   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9329   if (LHSVal == 0) {
9330     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9331                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9332     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9333     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9334     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9335     LHSVal = NewLHS;
9336   }
9337   
9338   if (RHSVal == 0) {
9339     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9340                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9341     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9342     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9343     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9344     RHSVal = NewRHS;
9345   }
9346   
9347   // Add all operands to the new PHIs.
9348   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9349     if (NewLHS) {
9350       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9351       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9352     }
9353     if (NewRHS) {
9354       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9355       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9356     }
9357   }
9358     
9359   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9360     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9361   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9362     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9363                            RHSVal);
9364   else {
9365     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9366     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9367   }
9368 }
9369
9370 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9371 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9372 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9373 /// block it is in.
9374 ///
9375 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9376 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9377 /// to a register.
9378 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9379   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9380   
9381   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9382     if (BBI->mayWriteToMemory())
9383       return false;
9384   
9385   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9386   // profitable to do this xform.
9387   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9388     bool isAddressTaken = false;
9389     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9390          UI != E; ++UI) {
9391       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9392       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9393         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9394         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9395       }
9396       isAddressTaken = true;
9397       break;
9398     }
9399     
9400     if (!isAddressTaken)
9401       return false;
9402   }
9403   
9404   return true;
9405 }
9406
9407
9408 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9409 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9410 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9411 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9412   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9413
9414   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9415   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9416   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9417   // code size and simplifying code.
9418   Constant *ConstantOp = 0;
9419   const Type *CastSrcTy = 0;
9420   bool isVolatile = false;
9421   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9422     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9423   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9424     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9425     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9426     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9427     if (ConstantOp == 0)
9428       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9429   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9430     isVolatile = LI->isVolatile();
9431     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9432     // load and the PHI.
9433     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9434         !isSafeToSinkLoad(LI))
9435       return 0;
9436     
9437     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9438     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9439     // the path through the other successor.
9440     if (isVolatile &&
9441         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9442       return 0;
9443     
9444   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9445     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9446       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9447     // Can't handle general GEPs yet.
9448     return 0;
9449   } else {
9450     return 0;  // Cannot fold this operation.
9451   }
9452
9453   // Check to see if all arguments are the same operation.
9454   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9455     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9456     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9457     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9458       return 0;
9459     if (CastSrcTy) {
9460       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9461         return 0;  // Cast operation must match.
9462     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9463       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9464       // the load and the PHI.
9465       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9466           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9467           !isSafeToSinkLoad(LI))
9468         return 0;
9469       
9470       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9471       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9472       // the path through the other successor.
9473       if (isVolatile &&
9474           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9475         return 0;
9476
9477       
9478     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9479       return 0;
9480     }
9481   }
9482
9483   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9484   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9485   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9486                                    PN.getName()+".in");
9487   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9488
9489   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9490   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9491
9492   // Add all operands to the new PHI.
9493   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9494     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9495     if (NewInVal != InVal)
9496       InVal = 0;
9497     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9498   }
9499
9500   Value *PhiVal;
9501   if (InVal) {
9502     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9503     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9504     PhiVal = InVal;
9505     delete NewPN;
9506   } else {
9507     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9508     PhiVal = NewPN;
9509   }
9510
9511   // Insert and return the new operation.
9512   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9513     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9514   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9515     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9516   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9517     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9518                            PhiVal, ConstantOp);
9519   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9520   
9521   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9522   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9523   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9524   if (isVolatile)
9525     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
9526       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
9527   
9528   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9529 }
9530
9531 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9532 /// that is dead.
9533 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9534                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9535   if (PN->use_empty()) return true;
9536   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9537
9538   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9539   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9540     return true;
9541   
9542   // Don't scan crazily complex things.
9543   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9544     return false;
9545
9546   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9547     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9548
9549   return false;
9550 }
9551
9552 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9553 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9554 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9555 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9556                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9557   // See if we already saw this PHI node.
9558   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9559     return true;
9560   
9561   // Don't scan crazily complex things.
9562   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9563     return false;
9564  
9565   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9566   // the value.
9567   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9568     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9569     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9570       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9571         return false;
9572     } else if (Op != NonPhiInVal)
9573       return false;
9574   }
9575   
9576   return true;
9577 }
9578
9579
9580 // PHINode simplification
9581 //
9582 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9583   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9584   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9585   
9586   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9587     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9588
9589   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9590   // reducing code size.
9591   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9592       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9593     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9594       return Result;
9595
9596   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9597   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9598   // PHI)... break the cycle.
9599   if (PN.hasOneUse()) {
9600     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9601     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9602       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9603       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9604       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9605         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9606     }
9607    
9608     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9609     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9610     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9611     // common case here is good because the only other things that catch this
9612     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9613     // late.
9614     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9615         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9616         PHIUser->use_back() == &PN) {
9617       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9618     }
9619   }
9620
9621   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9622   // same value, for example:
9623   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9624   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9625   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9626   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9627   {
9628     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9629     // Scan for the first non-phi operand.
9630     while (InValNo != NumOperandVals && 
9631            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9632       ++InValNo;
9633
9634     if (InValNo != NumOperandVals) {
9635       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9636       
9637       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9638       // there is no need to recursively scan other phis.
9639       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9640         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9641         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9642           break;
9643       }
9644       
9645       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9646       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9647       // the value.
9648       if (InValNo == NumOperandVals) {
9649         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9650         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9651           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9652       }
9653     }
9654   }
9655   return 0;
9656 }
9657
9658 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9659                                    Instruction *InsertPoint,
9660                                    InstCombiner *IC) {
9661   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9662   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9663   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9664   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9665   // used for address computation.
9666   Instruction::CastOps opcode = 
9667      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9668       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9669   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9670 }
9671
9672
9673 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9674   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9675   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9676   // If so, eliminate the noop.
9677   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9678     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9679
9680   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9681     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9682
9683   bool HasZeroPointerIndex = false;
9684   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9685     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9686
9687   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9688     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9689
9690   // Eliminate unneeded casts for indices.
9691   bool MadeChange = false;
9692   
9693   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9694   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
9695        i != e; ++i, ++GTI) {
9696     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9697       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
9698         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9699             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9700           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9701           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9702           // is a 32-bit pointer target.
9703           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9704             MadeChange = true;
9705             *i = CI->getOperand(0);
9706           }
9707         }
9708       }
9709       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9710       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9711       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9712       // obvious.
9713       Value *Op = *i;
9714       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9715         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9716           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
9717           MadeChange = true;
9718         } else {
9719           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9720                                 GEP);
9721           *i = Op;
9722           MadeChange = true;
9723         }
9724       }
9725     }
9726   }
9727   if (MadeChange) return &GEP;
9728
9729   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9730   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9731   // real input to the dest type.
9732   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9733     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9734       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9735       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9736       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9737         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9738         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9739           if (I != BCI) {
9740             I->takeName(BCI);
9741             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9742             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9743           }
9744           return &GEP;
9745         }
9746       }
9747       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9748     }
9749   }
9750   
9751   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9752   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9753   // getelementptr instructions into a single instruction.
9754   //
9755   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9756   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9757     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9758
9759   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9760     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9761     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9762     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9763     //
9764     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9765         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9766       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9767
9768     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9769
9770     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9771     bool EndsWithSequential = false;
9772     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9773            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9774       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9775
9776     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9777     if (EndsWithSequential) {
9778       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9779       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9780       //
9781       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9782       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9783         Sum = GO1;
9784       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9785         Sum = SO1;
9786       } else {
9787         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9788         // target's pointer size.
9789         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9790           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9791             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9792           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9793             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9794           } else {
9795             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9796             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9797               // Convert GO1 to SO1's type.
9798               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9799
9800             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9801               // Convert SO1 to GO1's type.
9802               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9803             } else {
9804               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9805               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9806               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9807             }
9808           }
9809         }
9810         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9811           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9812         else {
9813           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9814           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9815         }
9816       }
9817
9818       // Recycle the GEP we already have if possible.
9819       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9820         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9821         GEP.setOperand(1, Sum);
9822         return &GEP;
9823       } else {
9824         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9825                        SrcGEPOperands.end()-1);
9826         Indices.push_back(Sum);
9827         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9828       }
9829     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9830                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9831                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9832       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9833       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9834                      SrcGEPOperands.end());
9835       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9836     }
9837
9838     if (!Indices.empty())
9839       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9840                                        Indices.end(), GEP.getName());
9841
9842   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9843     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9844     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9845
9846     // Scan for nonconstants...
9847     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9848     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9849     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9850       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9851
9852     if (I == E) {  // If they are all constants...
9853       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9854                                                     &Indices[0],Indices.size());
9855
9856       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9857       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9858     }
9859   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9860     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9861       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9862     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9863       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9864       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9865       //
9866       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9867       //
9868       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9869       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9870       if (const ArrayType *XATy =
9871           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9872         if (const ArrayType *CATy =
9873             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9874           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9875             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9876             // to an array of the same type as the destination pointer
9877             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9878             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9879             GEP.setOperand(0, X);
9880             return &GEP;
9881           }
9882     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9883       // Transform things like:
9884       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9885       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9886       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9887       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9888       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9889           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9890           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9891         Value *Idx[2];
9892         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9893         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9894         Value *V = InsertNewInstBefore(
9895                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9896         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9897         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9898       }
9899       
9900       // Transform things like:
9901       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9902       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9903       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9904       
9905       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9906         uint64_t ArrayEltSize =
9907             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9908         
9909         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9910         // allow either a mul, shift, or constant here.
9911         Value *NewIdx = 0;
9912         ConstantInt *Scale = 0;
9913         if (ArrayEltSize == 1) {
9914           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9915           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9916         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9917           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9918           Scale = CI;
9919         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9920           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9921               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9922             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9923             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9924             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9925             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9926           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9927                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9928             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9929             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9930           }
9931         }
9932         
9933         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9934         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9935         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9936         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9937         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9938             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9939           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9940                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9941           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9942             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9943                                                        false /*ZExt*/);
9944             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
9945             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9946           }
9947
9948           // Insert the new GEP instruction.
9949           Value *Idx[2];
9950           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9951           Idx[1] = NewIdx;
9952           Instruction *NewGEP =
9953             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9954           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9955           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9956           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9957         }
9958       }
9959     }
9960   }
9961
9962   return 0;
9963 }
9964
9965 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9966   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9967   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9968     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9969       const Type *NewTy = 
9970         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9971       AllocationInst *New = 0;
9972
9973       // Create and insert the replacement instruction...
9974       if (isa<MallocInst>(AI))
9975         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9976       else {
9977         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9978         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9979       }
9980
9981       InsertNewInstBefore(New, AI);
9982
9983       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9984       // allocas if possible...
9985       //
9986       BasicBlock::iterator It = New;
9987       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9988
9989       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9990       // insert our getelementptr instruction...
9991       //
9992       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9993       Value *Idx[2];
9994       Idx[0] = NullIdx;
9995       Idx[1] = NullIdx;
9996       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
9997                                            New->getName()+".sub", It);
9998
9999       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10000       // allocation.
10001       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10002     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10003       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10004     }
10005   }
10006
10007   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10008   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10009   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10010   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10011       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10012     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10013
10014   return 0;
10015 }
10016
10017 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10018   Value *Op = FI.getOperand(0);
10019
10020   // free undef -> unreachable.
10021   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10022     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10023     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10024                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10025     return EraseInstFromFunction(FI);
10026   }
10027   
10028   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10029   // when lots of inlining happens.
10030   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10031     return EraseInstFromFunction(FI);
10032   
10033   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10034   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10035     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10036     return &FI;
10037   }
10038   
10039   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10040   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10041     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10042       AddToWorkList(GEPI);
10043       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10044       return &FI;
10045     }
10046   }
10047   
10048   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10049   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10050     if (MI->hasOneUse()) {
10051       EraseInstFromFunction(FI);
10052       return EraseInstFromFunction(*MI);
10053     }
10054
10055   return 0;
10056 }
10057
10058
10059 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10060 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10061                                         const TargetData *TD) {
10062   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10063   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10064
10065   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10066     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10067     // directly if string length is small enough.
10068     std::string Str;
10069     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10070       unsigned len = Str.length();
10071       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10072       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10073       // Replace LI with immediate integer store.
10074       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10075         APInt StrVal(numBits, 0);
10076         APInt SingleChar(numBits, 0);
10077         if (TD->isLittleEndian()) {
10078           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10079             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10080             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10081           }
10082         } else {
10083           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10084             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10085             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10086           }
10087           // Append NULL at the end.
10088           SingleChar = 0;
10089           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10090         }
10091         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10092         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10093       }
10094     }
10095   }
10096
10097   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10098   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10099     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10100
10101     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10102          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10103       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10104       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10105       // constants.
10106       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10107         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10108           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10109             Value *Idxs[2];
10110             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10111             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10112             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10113             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10114           }
10115
10116       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10117             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10118           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10119           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10120           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10121           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10122                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10123
10124         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10125         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10126         // the result of the loaded value.
10127         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10128                                                              CI->getName(),
10129                                                          LI.isVolatile()),LI);
10130         // Now cast the result of the load.
10131         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10132       }
10133     }
10134   }
10135   return 0;
10136 }
10137
10138 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10139 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10140 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10141 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10142 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10143   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10144   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10145
10146   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10147   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10148     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10149     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10150
10151   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10152   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10153   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10154   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10155   // the load entirely).
10156   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10157
10158   while (BBI != E) {
10159     --BBI;
10160
10161     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10162     // marked invalid.
10163     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10164       return false;
10165     
10166     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10167       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10168     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10169       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10170     }
10171
10172   }
10173   return false;
10174 }
10175
10176 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10177 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10178 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10179 /// input, because we ignore GEP indices.
10180 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10181   while (1) {
10182     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10183       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10184           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10185         Ptr = CE->getOperand(0);
10186       else
10187         return Ptr;
10188     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10189       Ptr = BCI->getOperand(0);
10190     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10191       Ptr = GEP->getOperand(0);
10192     } else {
10193       return Ptr;
10194     }
10195   }
10196 }
10197
10198 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10199   Value *Op = LI.getOperand(0);
10200
10201   // Attempt to improve the alignment.
10202   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10203   if (KnownAlign >
10204       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10205                                 LI.getAlignment()))
10206     LI.setAlignment(KnownAlign);
10207
10208   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10209   if (isa<CastInst>(Op))
10210     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10211       return Res;
10212
10213   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10214   if (LI.isVolatile()) return 0;
10215   
10216   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10217     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10218     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10219     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10220     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10221       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10222         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10223     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10224       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10225         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10226   }
10227
10228   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10229     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10230     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10231     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10232         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10233       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10234       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10235       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10236       // CFG.
10237       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10238                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10239       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10240     }
10241   } 
10242
10243   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10244     // load null/undef -> undef
10245     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10246     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10247         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10248       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10249       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10250       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10251       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10252                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10253       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10254     }
10255
10256     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10257     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10258       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10259         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10260
10261     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10262     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10263       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10264         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10265           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10266             if (Constant *V = 
10267                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10268               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10269         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10270           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10271           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10272           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10273           // CFG.
10274           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10275                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10276           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10277         }
10278
10279       } else if (CE->isCast()) {
10280         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10281           return Res;
10282       }
10283     }
10284   }
10285     
10286   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10287   // is all undef or zero, we know what it loads.
10288   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10289     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10290       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10291         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10292       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10293         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10294     }
10295   }
10296
10297   if (Op->hasOneUse()) {
10298     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10299     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10300     // exposes redundancy in the code.
10301     //
10302     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10303     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10304     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10305     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10306     // unconditionally.
10307     //
10308     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10309       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10310       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10311           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10312         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10313                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10314         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10315                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10316         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10317       }
10318
10319       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10320       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10321         if (C->isNullValue()) {
10322           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10323           return &LI;
10324         }
10325
10326       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10327       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10328         if (C->isNullValue()) {
10329           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10330           return &LI;
10331         }
10332     }
10333   }
10334   return 0;
10335 }
10336
10337 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10338 /// when possible.
10339 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10340   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10341   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10342
10343   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10344   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10345     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10346
10347     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10348       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10349       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10350       // constants.
10351       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10352         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10353           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10354             Value* Idxs[2];
10355             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10356             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10357             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10358             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10359           }
10360
10361       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10362           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10363                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10364
10365         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10366         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10367         // the store, cast the value to be stored.
10368         Value *NewCast;
10369         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10370         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10371         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10372         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10373         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10374           if (CastSrcTy->isInteger())
10375             opcode = Instruction::IntToPtr;
10376         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10377           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10378             opcode = Instruction::PtrToInt;
10379         }
10380         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10381           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10382         else
10383           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10384             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10385             SI);
10386         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10387       }
10388     }
10389   }
10390   return 0;
10391 }
10392
10393 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10394   Value *Val = SI.getOperand(0);
10395   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10396
10397   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10398     EraseInstFromFunction(SI);
10399     ++NumCombined;
10400     return 0;
10401   }
10402   
10403   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10404   // alloca dead.
10405   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10406     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10407       EraseInstFromFunction(SI);
10408       ++NumCombined;
10409       return 0;
10410     }
10411     
10412     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10413       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10414           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10415         EraseInstFromFunction(SI);
10416         ++NumCombined;
10417         return 0;
10418       }
10419   }
10420
10421   // Attempt to improve the alignment.
10422   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10423   if (KnownAlign >
10424       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10425                                 SI.getAlignment()))
10426     SI.setAlignment(KnownAlign);
10427
10428   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10429   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10430   // situation often occurs with bitfield accesses.
10431   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10432   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10433        --ScanInsts) {
10434     --BBI;
10435     
10436     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10437       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10438       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10439         ++NumDeadStore;
10440         ++BBI;
10441         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10442         continue;
10443       }
10444       break;
10445     }
10446     
10447     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10448     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10449     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10450     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10451       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10452         EraseInstFromFunction(SI);
10453         ++NumCombined;
10454         return 0;
10455       }
10456       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10457       // may not be dead.
10458       break;
10459     }
10460     
10461     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10462     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10463       break;
10464   }
10465   
10466   
10467   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10468
10469   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10470   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10471     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10472       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10473       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10474         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10475       ++NumCombined;
10476     }
10477     return 0;  // Do not modify these!
10478   }
10479
10480   // store undef, Ptr -> noop
10481   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10482     EraseInstFromFunction(SI);
10483     ++NumCombined;
10484     return 0;
10485   }
10486
10487   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10488   // source instead.
10489   if (isa<CastInst>(Ptr))
10490     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10491       return Res;
10492   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10493     if (CE->isCast())
10494       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10495         return Res;
10496
10497   
10498   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10499   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10500   BBI = &SI; ++BBI;
10501   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10502     if (BI->isUnconditional())
10503       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10504         return 0;  // xform done!
10505   
10506   return 0;
10507 }
10508
10509 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10510 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10511 /// into a phi node with a store in the successor.
10512 ///
10513 /// Simplify things like:
10514 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10515 /// into a phi node with a store in the successor.
10516 ///
10517 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10518   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10519   
10520   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10521   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10522   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10523   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10524   
10525   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10526   // the other predecessor.
10527   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10528   BasicBlock *OtherBB = 0;
10529   if (*PI != StoreBB)
10530     OtherBB = *PI;
10531   ++PI;
10532   if (PI == pred_end(DestBB))
10533     return false;
10534   
10535   if (*PI != StoreBB) {
10536     if (OtherBB)
10537       return false;
10538     OtherBB = *PI;
10539   }
10540   if (++PI != pred_end(DestBB))
10541     return false;
10542
10543   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
10544   // for example, if SI is in an infinite loop)
10545   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
10546     return false;
10547
10548   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10549   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10550   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10551   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10552     return false;
10553   
10554   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10555   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10556   StoreInst *OtherStore = 0;
10557   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10558     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10559     --BBI;
10560     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10561     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10562       return false;
10563   } else {
10564     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10565     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10566     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10567         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10568       return false;
10569     
10570     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10571     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10572     // lives in OtherBB.
10573     for (;; --BBI) {
10574       // Check to see if we find the matching store.
10575       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10576         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10577           return false;
10578         break;
10579       }
10580       // If we find something that may be using or overwriting the stored
10581       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
10582       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
10583           BBI == OtherBB->begin())
10584         return false;
10585     }
10586     
10587     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10588     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
10589     // StoreBB.
10590     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10591       // FIXME: This should really be AA driven.
10592       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
10593         return false;
10594     }
10595   }
10596   
10597   // Insert a PHI node now if we need it.
10598   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10599   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10600     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
10601     PN->reserveOperandSpace(2);
10602     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10603     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10604     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10605   }
10606   
10607   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10608   // insert it.
10609   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
10610   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10611                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10612   
10613   // Nuke the old stores.
10614   EraseInstFromFunction(SI);
10615   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10616   ++NumCombined;
10617   return true;
10618 }
10619
10620
10621 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10622   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10623   Value *X = 0;
10624   BasicBlock *TrueDest;
10625   BasicBlock *FalseDest;
10626   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10627       !isa<Constant>(X)) {
10628     // Swap Destinations and condition...
10629     BI.setCondition(X);
10630     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10631     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10632     return &BI;
10633   }
10634
10635   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10636   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10637   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10638                              TrueDest, FalseDest)))
10639     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10640          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10641       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10642       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10643       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10644       NewSCC->takeName(I);
10645       // Swap Destinations and condition...
10646       BI.setCondition(NewSCC);
10647       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10648       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10649       RemoveFromWorkList(I);
10650       I->eraseFromParent();
10651       AddToWorkList(NewSCC);
10652       return &BI;
10653     }
10654
10655   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10656   ICmpInst::Predicate IPred;
10657   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10658                       TrueDest, FalseDest)))
10659     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10660          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10661          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10662       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10663       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10664       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10665       NewSCC->takeName(I);
10666       // Swap Destinations and condition...
10667       BI.setCondition(NewSCC);
10668       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10669       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10670       RemoveFromWorkList(I);
10671       I->eraseFromParent();;
10672       AddToWorkList(NewSCC);
10673       return &BI;
10674     }
10675
10676   return 0;
10677 }
10678
10679 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10680   Value *Cond = SI.getCondition();
10681   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10682     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10683       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10684         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10685         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10686           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10687                                                 AddRHS));
10688         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10689         AddToWorkList(I);
10690         return &SI;
10691       }
10692   }
10693   return 0;
10694 }
10695
10696 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
10697   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
10698
10699   if (!EV.hasIndices())
10700     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
10701
10702   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
10703     if (isa<UndefValue>(C))
10704       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
10705       
10706     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
10707       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
10708
10709     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
10710       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
10711       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
10712       if (EV.getNumIndices() > 1)
10713         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
10714         // first index
10715         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
10716       else
10717         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
10718     }
10719     return 0; // Can't handle other constants
10720   } 
10721   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
10722     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
10723     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
10724     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
10725          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
10726          exti != exte && insi != inse;
10727          ++exti, ++insi) {
10728       if (*insi != *exti)
10729         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
10730         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
10731         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
10732         // operand of the insert. i.e., replace
10733         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
10734         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
10735         // with
10736         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
10737         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
10738                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
10739     }
10740     if (exti == exte && insi == inse)
10741       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
10742       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
10743       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
10744       // with "i32 42"
10745       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
10746     if (exti == exte) {
10747       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
10748       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
10749       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
10750       // with
10751       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
10752       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
10753       // by switching the order of the insert and extract (though the
10754       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
10755       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
10756         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
10757                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
10758         EV);
10759       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
10760                                      insi, inse);
10761     }
10762     if (insi == inse)
10763       // The insert list is a prefix of the extract list
10764       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
10765       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
10766       // i.e., replace
10767       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
10768       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
10769       // with
10770       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
10771       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
10772                                       exti, exte);
10773   }
10774   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
10775   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
10776   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
10777   // the value inserted, if appropriate).
10778   return 0;
10779 }
10780
10781 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10782 /// is to leave as a vector operation.
10783 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10784   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10785     return true;
10786   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10787     if (isConstant) return true;
10788     // If all elts are the same, we can extract.
10789     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10790     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10791       if (C->getOperand(i) != Op0)
10792         return false;
10793     return true;
10794   }
10795   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10796   if (!I) return false;
10797   
10798   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10799   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10800   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10801       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10802     return true;
10803   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10804     return true;
10805   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10806     if (BO->hasOneUse() &&
10807         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10808          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10809       return true;
10810   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10811     if (CI->hasOneUse() &&
10812         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10813          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10814       return true;
10815   
10816   return false;
10817 }
10818
10819 /// Read and decode a shufflevector mask.
10820 ///
10821 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10822 /// elements in the input.
10823 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10824   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10825   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10826     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10827   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10828     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10829
10830   std::vector<unsigned> Result;
10831   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10832   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
10833     if (isa<UndefValue>(*i))
10834       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10835     else
10836       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
10837   return Result;
10838 }
10839
10840 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10841 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10842 /// extracted from the vector.
10843 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10844   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10845   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10846   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10847   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10848     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10849   
10850   if (isa<UndefValue>(V))
10851     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10852   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10853     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10854   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10855     return CP->getOperand(EltNo);
10856   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10857     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10858     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10859       return 0;
10860     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10861     
10862     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10863     // inserted value.
10864     if (EltNo == IIElt) 
10865       return III->getOperand(1);
10866     
10867     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10868     // vector input.
10869     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10870   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10871     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10872     if (InEl < Width)
10873       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10874     else if (InEl < Width*2)
10875       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10876     else
10877       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10878   }
10879   
10880   // Otherwise, we don't know.
10881   return 0;
10882 }
10883
10884 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10885   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10886   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10887     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10888
10889   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10890   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10891     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10892   
10893   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10894     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
10895     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
10896     // (we do that below, but only when the index is constant).
10897     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10898     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10899       if (C->getOperand(i) != op0) {
10900         op0 = 0; 
10901         break;
10902       }
10903     if (op0)
10904       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10905   }
10906   
10907   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10908   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10909   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10910     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10911     unsigned VectorWidth = 
10912       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10913       
10914     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10915     // crashing the code below.
10916     if (IndexVal >= VectorWidth)
10917       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10918     
10919     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10920     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10921     // property.
10922     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10923       uint64_t UndefElts;
10924       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10925                                                 1 << IndexVal,
10926                                                 UndefElts)) {
10927         EI.setOperand(0, V);
10928         return &EI;
10929       }
10930     }
10931     
10932     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10933       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10934     
10935     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10936     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10937     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10938     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10939       if (const VectorType *VT = 
10940               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10941         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10942           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10943             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10944     }
10945   }
10946   
10947   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10948     if (I->hasOneUse()) {
10949       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10950       // profitable to do so
10951       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10952         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10953         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10954           ExtractElementInst *newEI0 = 
10955             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10956                                    EI.getName()+".lhs");
10957           ExtractElementInst *newEI1 =
10958             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10959                                    EI.getName()+".rhs");
10960           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10961           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10962           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10963         }
10964       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10965         unsigned AS = 
10966           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10967         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10968                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10969         GetElementPtrInst *GEP =
10970           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
10971         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10972         return new LoadInst(GEP);
10973       }
10974     }
10975     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10976       // Extracting the inserted element?
10977       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10978         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10979       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10980       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10981       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10982           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10983         AddUsesToWorkList(EI);
10984         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10985         return &EI;
10986       }
10987     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10988       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10989       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10990       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10991         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10992         Value *Src;
10993         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10994           Src = SVI->getOperand(0);
10995         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10996           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10997           Src = SVI->getOperand(1);
10998         } else {
10999           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11000         }
11001         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11002       }
11003     }
11004   }
11005   return 0;
11006 }
11007
11008 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11009 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11010 /// Otherwise, return false.
11011 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11012                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11013   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11014          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11015   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11016
11017   if (isa<UndefValue>(V)) {
11018     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11019     return true;
11020   } else if (V == LHS) {
11021     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11022       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11023     return true;
11024   } else if (V == RHS) {
11025     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11026       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11027     return true;
11028   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11029     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11030     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11031     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11032     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11033     
11034     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11035       return false;
11036     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11037     
11038     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11039       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11040       // transitively ok.
11041       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11042         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11043         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11044         return true;
11045       }      
11046     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11047       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11048           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11049         unsigned ExtractedIdx =
11050           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11051         
11052         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11053         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11054           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11055           // transitively ok.
11056           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11057             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11058             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11059               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11060                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11061             } else {
11062               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11063               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11064                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11065               
11066             }
11067             return true;
11068           }
11069         }
11070       }
11071     }
11072   }
11073   // TODO: Handle shufflevector here!
11074   
11075   return false;
11076 }
11077
11078 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11079 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11080 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11081 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11082                                      Value *&RHS) {
11083   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11084          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11085          "Invalid shuffle!");
11086   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11087
11088   if (isa<UndefValue>(V)) {
11089     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11090     return V;
11091   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11092     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11093     return V;
11094   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11095     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11096     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11097     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11098     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11099     
11100     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11101       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11102           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11103         unsigned ExtractedIdx =
11104           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11105         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11106         
11107         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11108         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11109         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11110           RHS = EI->getOperand(0);
11111           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11112           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11113             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11114           return V;
11115         }
11116         
11117         if (VecOp == RHS) {
11118           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11119           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11120           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11121             if (i != InsertedIdx)
11122               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11123           }
11124           return V;
11125         }
11126         
11127         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11128         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11129         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11130           return EI->getOperand(0);
11131         
11132       }
11133     }
11134   }
11135   // TODO: Handle shufflevector here!
11136   
11137   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11138   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11139     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11140   return V;
11141 }
11142
11143 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11144   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11145   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11146   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11147   
11148   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11149   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11150     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11151   
11152   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11153   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11154   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11155     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11156         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11157       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11158       unsigned ExtractedIdx =
11159         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11160       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11161       
11162       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11163         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11164       
11165       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11166         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11167       
11168       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11169       // back into the same place, just use the input vector.
11170       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11171         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11172       
11173       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11174       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11175       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11176       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11177       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11178         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11179         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11180         // Build a new shuffle mask.
11181         std::vector<Constant*> Mask;
11182         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11183           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11184         else {
11185           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11186           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11187                                                        NumVectorElts));
11188         } 
11189         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11190         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11191                                      ConstantVector::get(Mask));
11192       }
11193       
11194       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11195       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11196       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11197         std::vector<Constant*> Mask;
11198         Value *RHS = 0;
11199         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11200         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11201         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11202         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11203       }
11204     }
11205   }
11206
11207   return 0;
11208 }
11209
11210
11211 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11212   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11213   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11214   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11215
11216   bool MadeChange = false;
11217   
11218   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11219   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11220     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11221   
11222   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11223   // the undef, change them to undefs.
11224   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11225     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11226     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11227     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11228       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11229         Mask[i] = 2*e;
11230         MadeChange = true;
11231       }
11232     }
11233     
11234     if (MadeChange) {
11235       // Remap any references to RHS to use LHS.
11236       std::vector<Constant*> Elts;
11237       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11238         if (Mask[i] == 2*e)
11239           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11240         else
11241           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11242       }
11243       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11244     }
11245   }
11246   
11247   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11248   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11249   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11250     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11251       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11252       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11253     }
11254     
11255     // Remap any references to RHS to use LHS.
11256     std::vector<Constant*> Elts;
11257     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11258       if (Mask[i] >= 2*e)
11259         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11260       else {
11261         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11262             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11263           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11264           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11265         } else {
11266           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11267           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11268         }
11269       }
11270     }
11271     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11272     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11273     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11274     LHS = SVI.getOperand(0);
11275     RHS = SVI.getOperand(1);
11276     MadeChange = true;
11277   }
11278   
11279   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11280   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11281     
11282   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11283     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11284     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11285     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11286       
11287     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11288     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11289   }
11290
11291   // Eliminate identity shuffles.
11292   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11293   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11294   
11295   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11296   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11297   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11298   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11299   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11300   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11301   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11302   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11303   // (splat(splat)) -> splat.
11304   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11305     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11306       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11307
11308       std::vector<unsigned> NewMask;
11309       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11310         if (Mask[i] >= 2*e)
11311           NewMask.push_back(2*e);
11312         else
11313           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11314       
11315       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11316       // the replacement.
11317       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11318         std::vector<Constant*> Elts;
11319         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11320           if (NewMask[i] >= e*2) {
11321             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11322           } else {
11323             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11324           }
11325         }
11326         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11327                                      LHSSVI->getOperand(1),
11328                                      ConstantVector::get(Elts));
11329       }
11330     }
11331   }
11332
11333   return MadeChange ? &SVI : 0;
11334 }
11335
11336
11337
11338
11339 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11340 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11341 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11342 /// end of its block.
11343 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11344   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11345
11346   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11347   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11348     return false;
11349
11350   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11351   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11352         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11353     return false;
11354
11355   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11356   // the end of block that could change the value.
11357   if (I->mayReadFromMemory()) {
11358     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11359          Scan != E; ++Scan)
11360       if (Scan->mayWriteToMemory())
11361         return false;
11362   }
11363
11364   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11365
11366   I->moveBefore(InsertPos);
11367   ++NumSunkInst;
11368   return true;
11369 }
11370
11371
11372 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11373 /// all reachable code to the worklist.
11374 ///
11375 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11376 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11377 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11378 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11379 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11380 ///
11381 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11382                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11383                                        InstCombiner &IC,
11384                                        const TargetData *TD) {
11385   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11386   Worklist.push_back(BB);
11387
11388   while (!Worklist.empty()) {
11389     BB = Worklist.back();
11390     Worklist.pop_back();
11391     
11392     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11393     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11394     
11395     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11396       Instruction *Inst = BBI++;
11397       
11398       // DCE instruction if trivially dead.
11399       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11400         ++NumDeadInst;
11401         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11402         Inst->eraseFromParent();
11403         continue;
11404       }
11405       
11406       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11407       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11408         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11409         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11410         ++NumConstProp;
11411         Inst->eraseFromParent();
11412         continue;
11413       }
11414      
11415       IC.AddToWorkList(Inst);
11416     }
11417
11418     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11419     // constant, only visit the reachable successor.
11420     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11421     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11422       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11423         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11424         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11425         Worklist.push_back(ReachableBB);
11426         continue;
11427       }
11428     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11429       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11430         // See if this is an explicit destination.
11431         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11432           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11433             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11434             Worklist.push_back(ReachableBB);
11435             continue;
11436           }
11437         
11438         // Otherwise it is the default destination.
11439         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11440         continue;
11441       }
11442     }
11443     
11444     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11445       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11446   }
11447 }
11448
11449 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11450   bool Changed = false;
11451   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11452   
11453   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11454              << F.getNameStr() << "\n");
11455
11456   {
11457     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11458     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11459     // track of which blocks we visit.
11460     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11461     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11462
11463     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11464     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11465     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11466     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11467       if (!Visited.count(BB)) {
11468         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11469         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11470           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11471
11472           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11473           ++NumDeadInst;
11474
11475           if (!I->use_empty())
11476             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11477           I->eraseFromParent();
11478         }
11479       }
11480   }
11481
11482   while (!Worklist.empty()) {
11483     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11484     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11485
11486     // Check to see if we can DCE the instruction.
11487     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11488       // Add operands to the worklist.
11489       if (I->getNumOperands() < 4)
11490         AddUsesToWorkList(*I);
11491       ++NumDeadInst;
11492
11493       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11494
11495       I->eraseFromParent();
11496       RemoveFromWorkList(I);
11497       continue;
11498     }
11499
11500     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11501     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11502       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11503
11504       // Add operands to the worklist.
11505       AddUsesToWorkList(*I);
11506       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11507
11508       ++NumConstProp;
11509       I->eraseFromParent();
11510       RemoveFromWorkList(I);
11511       continue;
11512     }
11513
11514     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
11515       // See if we can constant fold its operands.
11516       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
11517         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
11518           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
11519             i->set(NewC);
11520         }
11521       }
11522     }
11523
11524     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11525     if (I->hasOneUse()) {
11526       BasicBlock *BB = I->getParent();
11527       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11528       if (UserParent != BB) {
11529         bool UserIsSuccessor = false;
11530         // See if the user is one of our successors.
11531         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11532           if (*SI == UserParent) {
11533             UserIsSuccessor = true;
11534             break;
11535           }
11536
11537         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11538         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11539         // otherwise), we can keep going.
11540         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11541             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11542           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11543           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11544       }
11545     }
11546
11547     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11548 #ifndef NDEBUG
11549     std::string OrigI;
11550 #endif
11551     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11552     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11553       ++NumCombined;
11554       // Should we replace the old instruction with a new one?
11555       if (Result != I) {
11556         DOUT << "IC: Old = " << *I
11557              << "    New = " << *Result;
11558
11559         // Everything uses the new instruction now.
11560         I->replaceAllUsesWith(Result);
11561
11562         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11563         AddToWorkList(Result);
11564         AddUsersToWorkList(*Result);
11565
11566         // Move the name to the new instruction first.
11567         Result->takeName(I);
11568
11569         // Insert the new instruction into the basic block...
11570         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11571         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11572
11573         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11574           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11575             ++InsertPos;
11576
11577         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11578
11579         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11580         // use counts.
11581         AddUsesToWorkList(*I);
11582
11583         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11584         // we do not process an instruction that has been deleted.
11585         RemoveFromWorkList(I);
11586
11587         // Erase the old instruction.
11588         InstParent->getInstList().erase(I);
11589       } else {
11590 #ifndef NDEBUG
11591         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11592              << "    New = " << *I;
11593 #endif
11594
11595         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11596         // if so, remove it.
11597         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11598           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11599           // use counts.
11600           AddUsesToWorkList(*I);
11601
11602           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11603           // occurrences of this instruction.
11604           RemoveFromWorkList(I);
11605           I->eraseFromParent();
11606         } else {
11607           AddToWorkList(I);
11608           AddUsersToWorkList(*I);
11609         }
11610       }
11611       Changed = true;
11612     }
11613   }
11614
11615   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11616     
11617   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11618   WorklistMap.clear();
11619   return Changed;
11620 }
11621
11622
11623 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11624   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11625   
11626   bool EverMadeChange = false;
11627
11628   // Iterate while there is work to do.
11629   unsigned Iteration = 0;
11630   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
11631     EverMadeChange = true;
11632   return EverMadeChange;
11633 }
11634
11635 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11636   return new InstCombiner();
11637 }
11638