Instrcombine should not change load(cast p) to cast(load p) if the cast
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
187                                      Value *A, Value *B, Value *C);
188     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
191     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
192     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
193     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
194     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
195                                       Constant *RHSC);
196     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
197     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
198     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
199     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
200                                                 Instruction *LHS,
201                                                 ConstantInt *RHS);
202     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
203                                 ConstantInt *DivRHS);
204
205     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
206                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
207     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
208                                      BinaryOperator &I);
209     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
211     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
212     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
213     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
214     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
215     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
216     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
218     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
219     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
220     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
221     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
222     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
223     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
224     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
225                                 Instruction *FI);
226     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
227     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
228     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
229     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
230     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
231     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
232     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
233     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
234     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
235     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
236     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
237     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
238     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
239     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
240     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
241     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
242
243     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
244     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
245
246   private:
247     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
248     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
249     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
250     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
251                                    bool DoXform = true);
252     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
253
254   public:
255     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
256     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
257     //
258     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
259       assert(New && New->getParent() == 0 &&
260              "New instruction already inserted into a basic block!");
261       BasicBlock *BB = Old.getParent();
262       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
263       AddToWorkList(New);
264       return New;
265     }
266
267     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
268     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
269     /// cast.
270     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
271                             Instruction &Pos) {
272       if (V->getType() == Ty) return V;
273
274       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
275         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
276       
277       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
278       AddToWorkList(C);
279       return C;
280     }
281         
282     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
283       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
284     }
285
286
287     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
288     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
289     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
290     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
291     // modified.
292     //
293     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
294       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (&I != V) {
296         I.replaceAllUsesWith(V);
297         return &I;
298       } else {
299         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
300         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
301         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
302         return &I;
303       }
304     }
305
306     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
307     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
308     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
309     // this function.
310     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
311       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
312       AddUsesToWorkList(I);
313       RemoveFromWorkList(&I);
314       I.eraseFromParent();
315       return 0;  // Don't do anything with FI
316     }
317         
318     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
319                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
320       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
321     }
322     
323     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
324                            unsigned Depth = 0) const {
325       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
326     }
327     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
328       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
329     }
330
331   private:
332
333     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
334     /// commutative operators.
335     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
336
337     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
338     /// most-complex to least-complex order.
339     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
340
341     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
342     /// based on the demanded bits.
343     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
344                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
345                                    unsigned Depth);
346     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
347                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
348                               unsigned Depth=0);
349         
350     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
351     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
352     /// properties that allow us to simplify its operands.
353     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
354         
355     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
356                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
357       
358     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
359     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
360     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
361     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
362
363     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
364     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
365     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
366     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
367     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
368     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
369
370     
371     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
372                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
373     
374     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
375                               bool isSub, Instruction &I);
376     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
377                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
378     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
379     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
380     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
381     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
382     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
383
384
385     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
386
387     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
388                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
389     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
390                                         unsigned PrefAlign = 0);
391
392   };
393 }
394
395 char InstCombiner::ID = 0;
396 static RegisterPass<InstCombiner>
397 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
398
399 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
400 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
401 static unsigned getComplexity(Value *V) {
402   if (isa<Instruction>(V)) {
403     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
404       return 3;
405     return 4;
406   }
407   if (isa<Argument>(V)) return 3;
408   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
409 }
410
411 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
412 // it.
413 static bool isOnlyUse(Value *V) {
414   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
415 }
416
417 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
418 // though a va_arg area...
419 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
420   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
421     if (ITy->getBitWidth() < 32)
422       return Type::Int32Ty;
423   }
424   return Ty;
425 }
426
427 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
428 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
429 /// operand value, otherwise return null.
430 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
431   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
432     // BitCastInst?
433     return I->getOperand(0);
434   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
435     // GetElementPtrInst?
436     if (GEP->hasAllZeroIndices())
437       return GEP->getOperand(0);
438   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
439     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
440       // BitCast ConstantExp?
441       return CE->getOperand(0);
442     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
443       // GetElementPtr ConstantExp?
444       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
445            I != E; ++I) {
446         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
447         if (!CI || !CI->isZero())
448           // Any non-zero indices? Not cast-like.
449           return 0;
450       }
451       // All-zero indices? This is just like casting.
452       return CE->getOperand(0);
453     }
454   }
455   return 0;
456 }
457
458 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
459 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
460 static Instruction::CastOps 
461 isEliminableCastPair(
462   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
463   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
464   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
465   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
466 ) {
467   
468   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
469   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
470
471   // Get the opcodes of the two Cast instructions
472   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
473   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
474
475   return Instruction::CastOps(
476       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
477                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
478 }
479
480 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
481 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
482 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
483 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
484                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
485   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
486   
487   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
488   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
489     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
490       return false;
491   return true;
492 }
493
494 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
495 // operators:
496 //
497 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
498 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
499 //     binary operators.
500 //
501 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
502 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
503 //
504 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
505   bool Changed = false;
506   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
507     Changed = !I.swapOperands();
508
509   if (!I.isAssociative()) return Changed;
510   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
511   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
512     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
513       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
514         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
515                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
516                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
517         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
518         I.setOperand(1, Folded);
519         return true;
520       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
521         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
522             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
523           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
524           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
525
526           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
527           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
528           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
529                                                     Op1->getOperand(0),
530                                                     Op1->getName(), &I);
531           AddToWorkList(New);
532           I.setOperand(0, New);
533           I.setOperand(1, Folded);
534           return true;
535         }
536     }
537   return Changed;
538 }
539
540 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
541 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
542 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
543 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
544   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
545     return false;
546   I.swapOperands();
547   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
548   return true;
549 }
550
551 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
552 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
553 //
554 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
555   if (BinaryOperator::isNeg(V))
556     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
557
558   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
559   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
560     return ConstantExpr::getNeg(C);
561
562   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
563     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
564       return ConstantExpr::getNeg(C);
565
566   return 0;
567 }
568
569 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
570   if (BinaryOperator::isNot(V))
571     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
572
573   // Constants can be considered to be not'ed values...
574   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
575     return ConstantInt::get(~C->getValue());
576   return 0;
577 }
578
579 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
580 // other computations (because it has a constant operand), return the
581 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
582 // Otherwise, return null.
583 //
584 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
585   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
586     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
587       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
588         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
589           return I->getOperand(0);
590       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
591         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
592           // The multiplier is really 1 << CST.
593           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
594           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
595           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
596           return I->getOperand(0);
597         }
598     }
599   return 0;
600 }
601
602 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
603 /// expression, return it.
604 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
605   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
606   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
607     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
608       return cast<User>(V);
609   return false;
610 }
611
612 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
613 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
614 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
615   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
616     return I->getOpcode();
617   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
618     return CE->getOpcode();
619   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
620   return Instruction::UserOp1;
621 }
622
623 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
624 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
625   APInt Val(C->getValue());
626   return ConstantInt::get(++Val);
627 }
628 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
629 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
630   APInt Val(C->getValue());
631   return ConstantInt::get(--Val);
632 }
633 /// Add - Add two ConstantInts together
634 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
635   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
636 }
637 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
638 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
639   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
640 }
641 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
642 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
643   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
644 }
645 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
646 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
647   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
648 }
649 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
650 /// this size.
651 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
652   uint32_t W = C1->getBitWidth();
653   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
654   if (sign) {
655     LHSExt.sext(W * 2);
656     RHSExt.sext(W * 2);
657   } else {
658     LHSExt.zext(W * 2);
659     RHSExt.zext(W * 2);
660   }
661
662   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
663
664   if (sign) {
665     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
666     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
667     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
668   } else 
669     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
670 }
671
672
673 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
674 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
675 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
676 /// constant and return true.
677 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
678                                    APInt Demanded) {
679   assert(I && "No instruction?");
680   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
681
682   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
683   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
684   if (!OpC) return false;
685
686   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
687   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
688   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
689     return false;
690
691   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
692   Demanded &= OpC->getValue();
693   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
694   return true;
695 }
696
697 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
698 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
699 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
700 // min/max.
701 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
702                                                    const APInt& KnownZero,
703                                                    const APInt& KnownOne,
704                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
705   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
706   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
707          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
708          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
709          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
710   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
711
712   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
713   // bit if it is unknown.
714   Min = KnownOne;
715   Max = KnownOne|UnknownBits;
716   
717   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
718     Min.set(BitWidth-1);
719     Max.clear(BitWidth-1);
720   }
721 }
722
723 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
724 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
725 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
726 // min/max.
727 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
728                                                      const APInt &KnownZero,
729                                                      const APInt &KnownOne,
730                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
731   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
732   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
733          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
734          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
735          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
736   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
737   
738   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
739   Min = KnownOne;
740   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
741   Max = KnownOne|UnknownBits;
742 }
743
744 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
745 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
746 /// properties that allow us to simplify its operands.
747 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
748   unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(Inst.getType())->getBitWidth();
749   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
750   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
751   
752   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
753                                      KnownZero, KnownOne, 0);
754   if (V == 0) return false;
755   if (V == &Inst) return true;
756   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
757   return true;
758 }
759
760 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
761 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
762 /// true if it made any change and false otherwise.
763 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
764                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
765                                         unsigned Depth) {
766   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
767                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
768   if (NewVal == 0) return false;
769   U.set(NewVal);
770   return true;
771 }
772
773
774 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
775 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
776 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
777 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
778 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
779 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
780 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
781 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
782 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
783 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
784 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
785 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
786 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
787 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
788 /// and KnownOne must all be the same.
789 ///
790 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
791 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
792 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
793 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
794 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
795 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
796                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
797                                              unsigned Depth) {
798   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
799   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
800   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
801   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
802   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
803          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
804          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
805          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
806           must have same BitWidth");
807   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
808     // We know all of the bits for a constant!
809     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
810     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
811     return 0;
812   }
813   
814   KnownZero.clear();
815   KnownOne.clear();
816   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
817     if (isa<UndefValue>(V))
818       return 0;
819     return UndefValue::get(VTy);
820   }
821   
822   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
823     return 0;
824   
825   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
826   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
827   
828   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
829   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
830
831   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
832   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
833   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
834   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
835     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
836     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
837     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
838     // this instruction has a simpler value in that context.
839     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
840       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
841       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
842                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
843       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
844                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
845       
846       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
847       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
848       // context.
849       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
850           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
851         return I->getOperand(0);
852       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
853           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
854         return I->getOperand(1);
855       
856       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
857       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
858         return Constant::getNullValue(VTy);
859       
860     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
861       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
862       // only bits from X or Y are demanded.
863       
864       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
865       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
866                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
867       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
868                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
869       
870       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
871       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
872       // context.
873       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
874           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
875         return I->getOperand(0);
876       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
877           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
878         return I->getOperand(1);
879       
880       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
881       // the other side, just use the 'other' side.
882       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
883           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
884         return I->getOperand(0);
885       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
886           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
887         return I->getOperand(1);
888     }
889     
890     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
891     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
892     return 0;
893   }
894   
895   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
896   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
897   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
898   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
899   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
900     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
901   
902   switch (I->getOpcode()) {
903   default:
904     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
905     break;
906   case Instruction::And:
907     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
908     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
909                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
910         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
911                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
912       return I;
913     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
914     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
915
916     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
917     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
918     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
919         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
920       return I->getOperand(0);
921     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
922         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
923       return I->getOperand(1);
924     
925     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
926     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
927       return Constant::getNullValue(VTy);
928       
929     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
930     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
931       return I;
932       
933     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
934     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
935     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
936     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
937     break;
938   case Instruction::Or:
939     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
940     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
941                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
942         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
943                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
944       return I;
945     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
946     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
947     
948     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
949     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
950     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
951         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
952       return I->getOperand(0);
953     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
954         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
955       return I->getOperand(1);
956
957     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
958     // the other side, just use the 'other' side.
959     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
960         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
961       return I->getOperand(0);
962     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
963         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
964       return I->getOperand(1);
965         
966     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
967     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
968       return I;
969           
970     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
971     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
972     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
973     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
974     break;
975   case Instruction::Xor: {
976     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
977                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
978         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
979                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
980       return I;
981     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
982     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
983     
984     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
985     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
986     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
987       return I->getOperand(0);
988     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
989       return I->getOperand(1);
990     
991     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
992     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
993                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
994     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
995     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
996                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
997     
998     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
999     // other, turn this into an *inclusive* or.
1000     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1001     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1002       Instruction *Or =
1003         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1004                                  I->getName());
1005       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1006     }
1007     
1008     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1009     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1010     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1011     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1012     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1013       // all known
1014       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1015         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1016         Instruction *And = 
1017           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1018         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1019       }
1020     }
1021     
1022     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1023     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1024     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1025       return I;
1026     
1027     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1028     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1029     break;
1030   }
1031   case Instruction::Select:
1032     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1033                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1034         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1035                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1036       return I;
1037     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1038     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1039     
1040     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1041     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1042         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1043       return I;
1044     
1045     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1046     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1047     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1048     break;
1049   case Instruction::Trunc: {
1050     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1051     DemandedMask.zext(truncBf);
1052     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1053     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1054     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1055                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1056       return I;
1057     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1058     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1059     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1060     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1061     break;
1062   }
1063   case Instruction::BitCast:
1064     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1065       return false;  // vector->int or fp->int?
1066     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1067                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1068       return I;
1069     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1070     break;
1071   case Instruction::ZExt: {
1072     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1073     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1074     
1075     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1076     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1077     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1078     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1079                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1080       return I;
1081     DemandedMask.zext(BitWidth);
1082     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1083     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1084     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1085     // The top bits are known to be zero.
1086     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1087     break;
1088   }
1089   case Instruction::SExt: {
1090     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1091     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1092     
1093     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1094                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1095
1096     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1097     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1098     // bit is demanded.
1099     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1100       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1101       
1102     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1103     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1104     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1105     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1106                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1107       return I;
1108     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1109     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1110     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1111     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1112       
1113     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1114     // top bits of the result.
1115
1116     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1117     // convert this into a zero extension.
1118     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1119       // Convert to ZExt cast
1120       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1121       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1122     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1123       RHSKnownOne |= NewBits;
1124     }
1125     break;
1126   }
1127   case Instruction::Add: {
1128     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1129     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1130     // either.
1131     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1132       
1133     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1134     // we can do.
1135     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1136       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1137       // won't work if the RHS is zero.
1138       if (RHS->isZero())
1139         break;
1140       
1141       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1142       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1143       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1144
1145       // Find information about known zero/one bits in the input.
1146       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1147                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1148         return I;
1149
1150       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1151       // the constant.
1152       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1153         return I;
1154       
1155       // Avoid excess work.
1156       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1157         break;
1158       
1159       // Turn it into OR if input bits are zero.
1160       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1161         Instruction *Or =
1162           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1163                                    I->getName());
1164         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1165       }
1166       
1167       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1168       // depending on potential carries from the input constant and the
1169       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1170       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1171       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1172       
1173       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1174       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1175       // this scan.
1176       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1177       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1178       
1179       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1180       
1181       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1182       // other, and there is no input carry.
1183       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1184                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1185       
1186       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1187       // is no input carry.
1188       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1189     } else {
1190       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1191       // the high bits of its LHS or RHS.
1192       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1193         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1194         // significant bit and all those below it.
1195         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1196         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1197                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1198             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1199                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1200           return I;
1201       }
1202     }
1203     break;
1204   }
1205   case Instruction::Sub:
1206     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1207     // the high bits of its LHS or RHS.
1208     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1209       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1210       // significant bit and all those below it.
1211       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1212       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1213       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1214                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1215           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1216                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1217         return I;
1218     }
1219     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1220     // the known zeros and ones.
1221     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1222     break;
1223   case Instruction::Shl:
1224     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1225       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1226       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1227       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1228                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1229         return I;
1230       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1231       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1232       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1233       // low bits known zero.
1234       if (ShiftAmt)
1235         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1236     }
1237     break;
1238   case Instruction::LShr:
1239     // For a logical shift right
1240     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1241       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1242       
1243       // Unsigned shift right.
1244       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1245       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1246                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1247         return I;
1248       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1249       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1250       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1251       if (ShiftAmt) {
1252         // Compute the new bits that are at the top now.
1253         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1254         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1255       }
1256     }
1257     break;
1258   case Instruction::AShr:
1259     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1260     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1261     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1262     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1263     if (DemandedMask == 1) {
1264       // Perform the logical shift right.
1265       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1266                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1267       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1268     }    
1269
1270     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1271     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1272     if (DemandedMask.isSignBit())
1273       return I->getOperand(0);
1274     
1275     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1276       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1277       
1278       // Signed shift right.
1279       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1280       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1281       // demanded.
1282       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1283         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1284       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1285                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1286         return I;
1287       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1288       // Compute the new bits that are at the top now.
1289       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1290       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1291       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1292         
1293       // Handle the sign bits.
1294       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1295       // Adjust to where it is now in the mask.
1296       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1297         
1298       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1299       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1300       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1301           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1302         // Perform the logical shift right.
1303         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1304                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1305         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1306       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1307         RHSKnownOne |= HighBits;
1308       }
1309     }
1310     break;
1311   case Instruction::SRem:
1312     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1313       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1314       if (RA.isPowerOf2()) {
1315         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1316           return I->getOperand(0);
1317
1318         APInt LowBits = RA - 1;
1319         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1320         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1321                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1322           return I;
1323
1324         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1325           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1326
1327         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1328
1329         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1330       }
1331     }
1332     break;
1333   case Instruction::URem: {
1334     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1335     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1336     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1337                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1338         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1339                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1340       return I;
1341
1342     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1343     Leaders = std::max(Leaders,
1344                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1345     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1346     break;
1347   }
1348   case Instruction::Call:
1349     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1350       switch (II->getIntrinsicID()) {
1351       default: break;
1352       case Intrinsic::bswap: {
1353         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1354         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1355         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1356         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1357           
1358         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1359         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1360         // have 14 leading zeros, round to 8.
1361         NLZ &= ~7;
1362         NTZ &= ~7;
1363         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1364         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1365           unsigned ResultBit = NTZ;
1366           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1367           
1368           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1369           // the right place.
1370           Instruction *NewVal;
1371           if (InputBit > ResultBit)
1372             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1373                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1374           else
1375             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1376                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1377           NewVal->takeName(I);
1378           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1379         }
1380           
1381         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1382         break;
1383       }
1384       }
1385     }
1386     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1387     break;
1388   }
1389   
1390   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1391   // constant.
1392   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1393     return ConstantInt::get(RHSKnownOne);
1394   return false;
1395 }
1396
1397
1398 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1399 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1400 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1401 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1402 ///
1403 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1404 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1405 /// returned.  This returns null if no change was made.
1406 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1407                                                 APInt& UndefElts,
1408                                                 unsigned Depth) {
1409   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1410   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1411   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1412
1413   if (isa<UndefValue>(V)) {
1414     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1415     UndefElts = EltMask;
1416     return 0;
1417   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1418     UndefElts = EltMask;
1419     return UndefValue::get(V->getType());
1420   }
1421
1422   UndefElts = 0;
1423   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1424     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1425     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1426
1427     std::vector<Constant*> Elts;
1428     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1429       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1430         Elts.push_back(Undef);
1431         UndefElts.set(i);
1432       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1433         Elts.push_back(Undef);
1434         UndefElts.set(i);
1435       } else {                               // Otherwise, defined.
1436         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1437       }
1438
1439     // If we changed the constant, return it.
1440     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1441     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1442   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1443     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1444     // set to undef.
1445     
1446     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1447     // anything.
1448     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1449       return 0;
1450     
1451     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1452     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1453     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1454     std::vector<Constant*> Elts;
1455     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1456       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1457       Elts.push_back(Elt);
1458     }
1459     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1460     return ConstantVector::get(Elts);
1461   }
1462   
1463   // Limit search depth.
1464   if (Depth == 10)
1465     return false;
1466
1467   // If multiple users are using the root value, procede with
1468   // simplification conservatively assuming that all elements
1469   // are needed.
1470   if (!V->hasOneUse()) {
1471     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1472     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1473     // the main instcombine process.
1474     if (Depth != 0)
1475       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1476       return false;
1477
1478     // Conservatively assume that all elements are needed.
1479     DemandedElts = EltMask;
1480   }
1481   
1482   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1483   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1484   
1485   bool MadeChange = false;
1486   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1487   Value *TmpV;
1488   switch (I->getOpcode()) {
1489   default: break;
1490     
1491   case Instruction::InsertElement: {
1492     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1493     // demand exactly the same input as we produce.
1494     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1495     if (Idx == 0) {
1496       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1497       // which elt is getting updated.
1498       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1499                                         UndefElts2, Depth+1);
1500       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1501       break;
1502     }
1503     
1504     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1505     // insertelement.
1506     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1507     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo])
1508       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1509     
1510     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1511     // input demanded set is simpler than the output set.
1512     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1513     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1514     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1515                                       UndefElts, Depth+1);
1516     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1517
1518     // The inserted element is defined.
1519     UndefElts.clear(IdxNo);
1520     break;
1521   }
1522   case Instruction::ShuffleVector: {
1523     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1524     uint64_t LHSVWidth =
1525       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1526     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1527     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1528       if (DemandedElts[i]) {
1529         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1530         if (MaskVal != -1u) {
1531           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1532                  "shufflevector mask index out of range!");
1533           if (MaskVal < LHSVWidth)
1534             LeftDemanded.set(MaskVal);
1535           else
1536             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1537         }
1538       }
1539     }
1540
1541     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1542                                       UndefElts2, Depth+1);
1543     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1544
1545     APInt UndefElts3(VWidth, 0);
1546     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1547                                       UndefElts3, Depth+1);
1548     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1549
1550     bool NewUndefElts = false;
1551     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1552       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1553       if (MaskVal == -1u) {
1554         UndefElts.set(i);
1555       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1556         if (UndefElts2[MaskVal]) {
1557           NewUndefElts = true;
1558           UndefElts.set(i);
1559         }
1560       } else {
1561         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1562           NewUndefElts = true;
1563           UndefElts.set(i);
1564         }
1565       }
1566     }
1567
1568     if (NewUndefElts) {
1569       // Add additional discovered undefs.
1570       std::vector<Constant*> Elts;
1571       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1572         if (UndefElts[i])
1573           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1574         else
1575           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1576                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1577       }
1578       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1579       MadeChange = true;
1580     }
1581     break;
1582   }
1583   case Instruction::BitCast: {
1584     // Vector->vector casts only.
1585     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1586     if (!VTy) break;
1587     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1588     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1589     unsigned Ratio;
1590
1591     if (VWidth == InVWidth) {
1592       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1593       // elements as are demanded of us.
1594       Ratio = 1;
1595       InputDemandedElts = DemandedElts;
1596     } else if (VWidth > InVWidth) {
1597       // Untested so far.
1598       break;
1599       
1600       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1601       // then an input element is live if any of the corresponding output
1602       // elements are live.
1603       Ratio = VWidth/InVWidth;
1604       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1605         if (DemandedElts[OutIdx])
1606           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1607       }
1608     } else {
1609       // Untested so far.
1610       break;
1611       
1612       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1613       // then an input element is live if the corresponding output element is
1614       // live.
1615       Ratio = InVWidth/VWidth;
1616       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1617         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1618           InputDemandedElts.set(InIdx);
1619     }
1620     
1621     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1622     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1623                                       UndefElts2, Depth+1);
1624     if (TmpV) {
1625       I->setOperand(0, TmpV);
1626       MadeChange = true;
1627     }
1628     
1629     UndefElts = UndefElts2;
1630     if (VWidth > InVWidth) {
1631       assert(0 && "Unimp");
1632       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1633       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1634       // undef.
1635       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1636         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1637           UndefElts.set(OutIdx);
1638     } else if (VWidth < InVWidth) {
1639       assert(0 && "Unimp");
1640       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1641       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1642       // elements are undef.
1643       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1644       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1645         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1646           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1647     }
1648     break;
1649   }
1650   case Instruction::And:
1651   case Instruction::Or:
1652   case Instruction::Xor:
1653   case Instruction::Add:
1654   case Instruction::Sub:
1655   case Instruction::Mul:
1656     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1657     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1658                                       UndefElts, Depth+1);
1659     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1660     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1661                                       UndefElts2, Depth+1);
1662     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1663       
1664     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1665     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1666     UndefElts &= UndefElts2;
1667     break;
1668     
1669   case Instruction::Call: {
1670     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1671     if (!II) break;
1672     switch (II->getIntrinsicID()) {
1673     default: break;
1674       
1675     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1676     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1677     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1678     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1679     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1680     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1681     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1682     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1683     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1684     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1685       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1686                                         UndefElts, Depth+1);
1687       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1688       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1689                                         UndefElts2, Depth+1);
1690       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1691
1692       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1693       // scalarize it now.
1694       if (DemandedElts == 1) {
1695         switch (II->getIntrinsicID()) {
1696         default: break;
1697         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1698         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1699         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1700         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1701           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1702           Value *LHS = II->getOperand(1);
1703           Value *RHS = II->getOperand(2);
1704           // Extract the element as scalars.
1705           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1706           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1707           
1708           switch (II->getIntrinsicID()) {
1709           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1710           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1711           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1712             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1713                                                         II->getName()), *II);
1714             break;
1715           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1716           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1717             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1718                                                          II->getName()), *II);
1719             break;
1720           }
1721           
1722           Instruction *New =
1723             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1724                                       II->getName());
1725           InsertNewInstBefore(New, *II);
1726           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1727           return New;
1728         }            
1729       }
1730         
1731       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1732       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1733       UndefElts &= UndefElts2;
1734       break;
1735     }
1736     break;
1737   }
1738   }
1739   return MadeChange ? I : 0;
1740 }
1741
1742
1743 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1744 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1745 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1746 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1747 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1748 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1749 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1750 ///
1751 template<typename Functor>
1752 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1753   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1754   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1755
1756   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1757   if (F.shouldApply(LHS))
1758     return F.apply(Root);
1759
1760   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1761   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1762   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1763     // Should we apply this transform to the RHS?
1764     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1765
1766     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1767     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1768       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1769       ShouldApply = true;
1770     }
1771
1772     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1773     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1774     if (ShouldApply) {
1775       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1776       // and perform the reassociation.
1777       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1778
1779       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1780       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1781
1782       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1783       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1784       if (&Root == TmpLHSI) {
1785         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1786         return 0;
1787       }
1788       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1789       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1790       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1791       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1792       ARI = Root;
1793
1794       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1795       // get to LHSI.
1796       while (TmpLHSI != LHSI) {
1797         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1798         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1799         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1800         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1801         ARI = NextLHSI;
1802
1803         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1804         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1805         TmpLHSI = NextLHSI;
1806         ExtraOperand = NextOp;
1807       }
1808
1809       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1810       // the transformation...
1811       return F.apply(Root);
1812     }
1813
1814     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1815   }
1816   return 0;
1817 }
1818
1819 namespace {
1820
1821 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1822 struct AddRHS {
1823   Value *RHS;
1824   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1825   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1826   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1827     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1828                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1829   }
1830 };
1831
1832 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1833 //                 iff C1&C2 == 0
1834 struct AddMaskingAnd {
1835   Constant *C2;
1836   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1837   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1838     ConstantInt *C1;
1839     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1840            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1841   }
1842   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1843     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1844   }
1845 };
1846
1847 }
1848
1849 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1850                                              InstCombiner *IC) {
1851   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1852     return IC->InsertCastBefore(CI->getOpcode(), SO, I.getType(), I);
1853   }
1854
1855   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1856   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1857   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1858
1859   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1860     if (ConstIsRHS)
1861       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1862     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1863   }
1864
1865   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1866   if (!ConstIsRHS)
1867     std::swap(Op0, Op1);
1868   Instruction *New;
1869   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1870     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1871   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1872     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1873                           SO->getName()+".cmp");
1874   else {
1875     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1876     abort();
1877   }
1878   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1879 }
1880
1881 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1882 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1883 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1884 // not have a second operand.
1885 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1886                                      InstCombiner *IC) {
1887   // Don't modify shared select instructions
1888   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1889   Value *TV = SI->getOperand(1);
1890   Value *FV = SI->getOperand(2);
1891
1892   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1893     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1894     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1895
1896     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1897     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1898
1899     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1900                               SelectFalseVal);
1901   }
1902   return 0;
1903 }
1904
1905
1906 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1907 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1908 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1909 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1910   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1911   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1912   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1913
1914   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1915   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1916   // or if *it* is a PHI, bail out.
1917   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1918   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1919     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1920       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1921       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1922       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1923       
1924       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1925       // loop.
1926       if (NonConstBB == I.getParent())
1927         return 0;
1928     }
1929   
1930   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1931   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1932   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1933   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1934   if (NonConstBB) {
1935     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1936     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1937   }
1938
1939   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1940   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1941   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1942   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1943   NewPN->takeName(PN);
1944
1945   // Next, add all of the operands to the PHI.
1946   if (I.getNumOperands() == 2) {
1947     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1948     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1949       Value *InV = 0;
1950       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1951         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1952           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1953         else
1954           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1955       } else {
1956         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1957         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1958           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1959                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1960                                        NonConstBB->getTerminator());
1961         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1962           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1963                                 CI->getPredicate(),
1964                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1965                                 NonConstBB->getTerminator());
1966         else
1967           assert(0 && "Unknown binop!");
1968         
1969         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1970       }
1971       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1972     }
1973   } else { 
1974     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1975     const Type *RetTy = CI->getType();
1976     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1977       Value *InV;
1978       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1979         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1980       } else {
1981         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1982         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1983                                I.getType(), "phitmp", 
1984                                NonConstBB->getTerminator());
1985         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1986       }
1987       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1988     }
1989   }
1990   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1991 }
1992
1993
1994 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1995 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1996 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1997 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1998 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1999   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2000   // ones.
2001   
2002   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2003   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2004   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2005   // sign extend fine.
2006   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2007     return true;
2008   
2009   
2010   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2011   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2012   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2013   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2014   
2015   // TODO: Implement.
2016   
2017   return false;
2018 }
2019
2020
2021 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2022   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2023   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2024
2025   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2026     // X + undef -> undef
2027     if (isa<UndefValue>(RHS))
2028       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2029
2030     // X + 0 --> X
2031     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2032       if (RHSC->isNullValue())
2033         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2034     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2035       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2036                               (I.getType())->getValueAPF()))
2037         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2038     }
2039
2040     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2041       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2042       const APInt& Val = CI->getValue();
2043       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2044       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2045         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2046       
2047       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2048       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2049       if (!isa<VectorType>(I.getType()) && SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2050         return &I;
2051
2052       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2053       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2054         if (CI->isAllOnesValue() &&
2055             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2056           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2057                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2058                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2059     }
2060
2061     if (isa<PHINode>(LHS))
2062       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2063         return NV;
2064     
2065     ConstantInt *XorRHS = 0;
2066     Value *XorLHS = 0;
2067     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2068         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2069       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2070       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2071       
2072       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2073       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2074       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2075       do {
2076         if (TySizeBits > Size) {
2077           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2078           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2079           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2080               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2081             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2082             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2083                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2084               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2085             break;
2086           }
2087         }
2088         Size >>= 1;
2089         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2090         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2091       } while (Size >= 1);
2092       
2093       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2094       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2095       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2096       // that the back ends can handle.
2097       const Type *MiddleType = 0;
2098       switch (Size) {
2099         default: break;
2100         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2101         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2102         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2103       }
2104       if (MiddleType) {
2105         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2106         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2107         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2108       }
2109     }
2110   }
2111
2112   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2113     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2114
2115   // X + X --> X << 1
2116   if (I.getType()->isInteger()) {
2117     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2118
2119     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2120       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2121         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2122           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2123     }
2124     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2125       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2126         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2127           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2128     }
2129   }
2130
2131   // -A + B  -->  B - A
2132   // -A + -B  -->  -(A + B)
2133   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2134     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2135       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2136         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2137         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2138         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2139       }
2140     }
2141     
2142     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2143   }
2144
2145   // A + -B  -->  A - B
2146   if (!isa<Constant>(RHS))
2147     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2148       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2149
2150
2151   ConstantInt *C2;
2152   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2153     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2154       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2155
2156     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2157     ConstantInt *C1;
2158     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2159       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2160   }
2161
2162   // X + X*C --> X * (C+1)
2163   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2164     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2165
2166   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2167   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2168     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2169   
2170
2171   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2172   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2173     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2174       return R;
2175   
2176   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2177   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2178     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2179     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2180     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2181     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2182     if (LHSKnownZero != 0) {
2183       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2184       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2185       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2186       
2187       // No bits in common -> bitwise or.
2188       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2189         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2190     }
2191   }
2192
2193   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2194   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2195     Value *W, *X, *Y, *Z;
2196     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2197         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2198       if (W != Y) {
2199         if (W == Z) {
2200           std::swap(Y, Z);
2201         } else if (Y == X) {
2202           std::swap(W, X);
2203         } else if (X == Z) {
2204           std::swap(Y, Z);
2205           std::swap(W, X);
2206         }
2207       }
2208
2209       if (W == Y) {
2210         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2211                                                             LHS->getName()), I);
2212         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2213       }
2214     }
2215   }
2216
2217   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2218     Value *X = 0;
2219     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2220       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2221
2222     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2223     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2224       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2225       if (Anded == CRHS) {
2226         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2227         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2228         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2229
2230         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2231         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2232
2233         // See if the and mask includes all of these bits.
2234         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2235
2236         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2237           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2238           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2239                                                             LHS->getName()), I);
2240           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2241         }
2242       }
2243     }
2244
2245     // Try to fold constant add into select arguments.
2246     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2247       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2248         return R;
2249   }
2250
2251   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2252   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2253   {
2254     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2255     Value *Other = RHS;
2256     if (!CI) {
2257       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2258       Other = LHS;
2259     }
2260     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2261         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2262          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2263         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2264       unsigned AS =
2265         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2266       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2267                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2268       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2269       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2270     }
2271   }
2272   
2273   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2274   {
2275     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2276     Value *A = RHS;
2277     if (!SI) {
2278       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2279       A = LHS;
2280     }
2281     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2282       Value *TV = SI->getTrueValue();
2283       Value *FV = SI->getFalseValue();
2284       Value *N;
2285
2286       // Can we fold the add into the argument of the select?
2287       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2288       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2289         // Fold the add into the true select value.
2290         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2291       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2292         // Fold the add into the false select value.
2293         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2294     }
2295   }
2296   
2297   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2298   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2299     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2300       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2301
2302   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2303   // integer add followed by a sext.
2304   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2305     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2306     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2307       Constant *CI = 
2308         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2309       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2310           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2311           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2312         // Insert the new, smaller add.
2313         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2314                                                         CI, "addconv");
2315         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2316         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2317       }
2318     }
2319     
2320     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2321     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2322       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2323       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2324       // integer add will not overflow.
2325       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2326           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2327           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2328                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2329         // Insert the new integer add.
2330         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2331                                                         RHSConv->getOperand(0),
2332                                                         "addconv");
2333         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2334         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2335       }
2336     }
2337   }
2338   
2339   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2340   // integer add followed by a promotion.
2341   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2342     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2343     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2344     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2345     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2346     // instcombined.
2347     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2348       Constant *CI = 
2349       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2350       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2351           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2352           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2353         // Insert the new integer add.
2354         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2355                                                         CI, "addconv");
2356         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2357         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2358       }
2359     }
2360     
2361     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2362     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2363       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2364       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2365       // and if the integer add will not overflow.
2366       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2367           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2368           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2369                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2370         // Insert the new integer add.
2371         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2372                                                         RHSConv->getOperand(0),
2373                                                         "addconv");
2374         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2375         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2376       }
2377     }
2378   }
2379   
2380   return Changed ? &I : 0;
2381 }
2382
2383 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2384   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2385
2386   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2387       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2388     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2389
2390   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2391   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2392     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2393
2394   if (isa<UndefValue>(Op0))
2395     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2396   if (isa<UndefValue>(Op1))
2397     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2398
2399   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2400     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2401     if (C->isAllOnesValue())
2402       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2403
2404     // C - ~X == X + (1+C)
2405     Value *X = 0;
2406     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2407       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2408
2409     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2410     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2411     if (C->isZero()) {
2412       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2413         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2414           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2415             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2416             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2417                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2418               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2419               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2420                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2421             }
2422           }
2423         }
2424         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2425           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2426             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2427             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2428                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2429               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2430               return BinaryOperator::CreateLShr(
2431                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2432             }
2433           }
2434         }
2435       }
2436     }
2437
2438     // Try to fold constant sub into select arguments.
2439     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2440       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2441         return R;
2442   }
2443
2444   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2445     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2446
2447   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2448     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2449         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2450       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2451         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2452       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2453         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2454       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2455         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2456           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2457           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2458                                            Op1I->getOperand(0));
2459       }
2460     }
2461
2462     if (Op1I->hasOneUse()) {
2463       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2464       // is not used by anyone else...
2465       //
2466       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2467           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2468         // Swap the two operands of the subexpr...
2469         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2470         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2471         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2472
2473         // Create the new top level add instruction...
2474         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2475       }
2476
2477       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2478       //
2479       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2480           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2481         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2482
2483         Value *NewNot =
2484           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2485         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2486       }
2487
2488       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2489       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2490         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2491           if (CSI->isZero())
2492             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2493               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2494                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2495
2496       // X - X*C --> X * (1-C)
2497       ConstantInt *C2 = 0;
2498       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2499         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2500         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2501       }
2502     }
2503   }
2504
2505   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2506     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2507       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2508         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2509           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2510         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2511           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2512       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2513         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2514           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2515       }
2516     }
2517
2518   ConstantInt *C1;
2519   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2520     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2521       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2522
2523     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2524     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2525       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2526   }
2527   return 0;
2528 }
2529
2530 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2531 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2532 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2533 /// signed.
2534 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2535                            bool &TrueIfSigned) {
2536   switch (pred) {
2537   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2538     TrueIfSigned = true;
2539     return RHS->isZero();
2540   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2541     TrueIfSigned = true;
2542     return RHS->isAllOnesValue();
2543   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2544     TrueIfSigned = false;
2545     return RHS->isAllOnesValue();
2546   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2547     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2548     TrueIfSigned = true;
2549     return RHS->getValue() ==
2550       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2551   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2552     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2553     TrueIfSigned = true;
2554     return RHS->getValue().isSignBit();
2555   default:
2556     return false;
2557   }
2558 }
2559
2560 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2561   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2562   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2563
2564   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2565     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2566
2567   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2568   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2569     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2570
2571       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2572       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2573         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2574           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2575             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2576                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2577
2578       if (CI->isZero())
2579         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2580       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2581         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2582       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2583         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2584
2585       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2586       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2587         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2588                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2589       }
2590     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2591       if (Op1F->isNullValue())
2592         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2593
2594       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2595       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2596       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2597         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2598     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2599       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2600         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2601
2602       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2603         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2604           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2605
2606         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2607         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2608           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2609             if (F->isExactlyValue(1.0))
2610               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2611           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2612             if (CI->equalsInt(1))
2613               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2614         }
2615       }
2616     }
2617     
2618     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2619       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2620           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2621         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2622         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2623                                                      Op1, "tmp");
2624         InsertNewInstBefore(Add, I);
2625         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2626                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2627         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2628         
2629       }
2630
2631     // Try to fold constant mul into select arguments.
2632     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2633       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2634         return R;
2635
2636     if (isa<PHINode>(Op0))
2637       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2638         return NV;
2639   }
2640
2641   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2642     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2643       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2644
2645   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2646   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2647   {
2648     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2649     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2650     if (!BO ||
2651         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2652          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2653       Op1 = Op0;
2654       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2655     }
2656     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2657     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2658         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2659         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2660          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2661       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2662
2663       Instruction *Rem;
2664       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2665         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2666       else
2667         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2668
2669       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2670       Rem->takeName(BO);
2671
2672       if (Op1BO == Op1)
2673         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2674       else
2675         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2676     }
2677   }
2678
2679   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2680     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2681
2682   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2683   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2684   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2685   // formed.
2686   CastInst *BoolCast = 0;
2687   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2688     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2689       BoolCast = CI;
2690   if (!BoolCast)
2691     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2692       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2693         BoolCast = CI;
2694   if (BoolCast) {
2695     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2696       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2697       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2698       bool TIS = false;
2699       
2700       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2701       // multiply into a shift/and combination.
2702       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2703           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2704           TIS) {
2705         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2706         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2707                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2708         Value *V =
2709           InsertNewInstBefore(
2710             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2711                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2712                                             ".mask"), I);
2713
2714         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2715         // or truncate to the multiply type.
2716         if (I.getType() != V->getType()) {
2717           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2718           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2719           Instruction::CastOps opcode = 
2720             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2721              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2722           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2723         }
2724
2725         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2726         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2727       }
2728     }
2729   }
2730
2731   return Changed ? &I : 0;
2732 }
2733
2734 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2735 /// instruction.
2736 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2737   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2738   
2739   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2740   int NonNullOperand = -1;
2741   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2742     if (ST->isNullValue())
2743       NonNullOperand = 2;
2744   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2745   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2746     if (ST->isNullValue())
2747       NonNullOperand = 1;
2748   
2749   if (NonNullOperand == -1)
2750     return false;
2751   
2752   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2753   
2754   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2755   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2756   
2757   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2758   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2759   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2760   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2761   // propagate a known value of the condition into its other users.
2762   
2763   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2764   // early exit.
2765   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2766     return true;
2767   
2768   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2769   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2770   
2771   while (BBI != BBFront) {
2772     --BBI;
2773     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2774     // information from below it cannot be propagated above it.
2775     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2776       break;
2777     
2778     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2779     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2780          I != E; ++I) {
2781       if (*I == SI) {
2782         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2783         AddToWorkList(BBI);
2784       } else if (*I == SelectCond) {
2785         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2786                                    ConstantInt::getFalse();
2787         AddToWorkList(BBI);
2788       }
2789     }
2790     
2791     // If we past the instruction, quit looking for it.
2792     if (&*BBI == SI)
2793       SI = 0;
2794     if (&*BBI == SelectCond)
2795       SelectCond = 0;
2796     
2797     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2798     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2799       break;
2800     
2801   }
2802   return true;
2803 }
2804
2805
2806 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2807 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2808 /// used by the visitors to those instructions.
2809 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2810 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2811   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2812
2813   // undef / X -> 0        for integer.
2814   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2815   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2816     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2817       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2818     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2819   }
2820
2821   // X / undef -> undef
2822   if (isa<UndefValue>(Op1))
2823     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2824
2825   return 0;
2826 }
2827
2828 /// This function implements the transforms common to both integer division
2829 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2830 /// division instructions.
2831 /// @brief Common integer divide transforms
2832 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2833   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2834
2835   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2836   if (Op0 == Op1) {
2837     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2838       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2839       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2840       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2841     }
2842
2843     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2844     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2845   }
2846   
2847   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2848     return Common;
2849   
2850   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2851   // This does not apply for fdiv.
2852   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2853     return &I;
2854
2855   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2856     // div X, 1 == X
2857     if (RHS->equalsInt(1))
2858       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2859
2860     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2861     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2862       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2863         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2864           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2865             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2866           else 
2867             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2868                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2869         }
2870
2871     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2872       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2873         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2874           return R;
2875       if (isa<PHINode>(Op0))
2876         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2877           return NV;
2878     }
2879   }
2880
2881   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2882   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2883     if (LHS->equalsInt(0))
2884       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2885
2886   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2887   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2888     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2889
2890   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2891     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2892       // div X, 1 == X
2893       if (X->isOne())
2894         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2895   }
2896
2897   return 0;
2898 }
2899
2900 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2901   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2902
2903   // Handle the integer div common cases
2904   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2905     return Common;
2906
2907   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2908     // X udiv C^2 -> X >> C
2909     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2910     // if so, convert to a right shift.
2911     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2912       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2913                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2914
2915     // X udiv C, where C >= signbit
2916     if (C->getValue().isNegative()) {
2917       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2918                                       I);
2919       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2920                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2921     }
2922   }
2923
2924   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2925   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2926     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2927         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2928       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2929       if (C1.isPowerOf2()) {
2930         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2931         const Type *NTy = N->getType();
2932         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2933           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2934           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2935         }
2936         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2937       }
2938     }
2939   }
2940   
2941   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2942   // where C1&C2 are powers of two.
2943   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2944     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2945       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2946         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2947         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2948           // Compute the shift amounts
2949           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2950           // Construct the "on true" case of the select
2951           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2952           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2953                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2954           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2955   
2956           // Construct the "on false" case of the select
2957           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2958           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2959                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2960           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2961
2962           // construct the select instruction and return it.
2963           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2964         }
2965       }
2966   return 0;
2967 }
2968
2969 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2970   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2971
2972   // Handle the integer div common cases
2973   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2974     return Common;
2975
2976   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2977     // sdiv X, -1 == -X
2978     if (RHS->isAllOnesValue())
2979       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2980   }
2981
2982   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2983   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2984   if (I.getType()->isInteger()) {
2985     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2986     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2987       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2988       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2989     }
2990   }      
2991   
2992   return 0;
2993 }
2994
2995 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2996   return commonDivTransforms(I);
2997 }
2998
2999 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3000 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3001 /// is used by the visitors to those instructions.
3002 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3003 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3004   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3005
3006   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3007     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3008       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3009     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3010   }
3011   if (isa<UndefValue>(Op1))
3012     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3013
3014   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3015   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3016     return &I;
3017
3018   return 0;
3019 }
3020
3021 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3022 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3023 /// remainder instructions.
3024 /// @brief Common integer remainder transforms
3025 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3026   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3027
3028   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3029     return common;
3030
3031   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3032   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3033     if (LHS->isNullValue())
3034       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3035
3036   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3037     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3038     if (RHS->equalsInt(0))
3039       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3040     
3041     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3042       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3043
3044     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3045       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3046         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3047           return R;
3048       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3049         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3050           return NV;
3051       }
3052
3053       // See if we can fold away this rem instruction.
3054       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3055         return &I;
3056     }
3057   }
3058
3059   return 0;
3060 }
3061
3062 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3063   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3064
3065   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3066     return common;
3067   
3068   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3069     // X urem C^2 -> X and C
3070     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3071     // if so, convert to a bitwise and.
3072     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3073       if (C->getValue().isPowerOf2())
3074         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3075   }
3076
3077   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3078     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3079     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3080         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3081       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3082         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3083         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3084                                                                    "tmp"), I);
3085         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3086       }
3087     }
3088   }
3089
3090   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3091   // where C1&C2 are powers of two.
3092   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3093     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3094       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3095         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3096         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3097             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3098           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3099             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3100           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3101             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3102           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3103         }
3104       }
3105   }
3106   
3107   return 0;
3108 }
3109
3110 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3111   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3112
3113   // Handle the integer rem common cases
3114   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3115     return common;
3116   
3117   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3118     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3119         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3120          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3121       // X % -Y -> X % Y
3122       AddUsesToWorkList(I);
3123       I.setOperand(1, RHSNeg);
3124       return &I;
3125     }
3126
3127   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3128   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3129   if (I.getType()->isInteger()) {
3130     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3131     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3132       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3133       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3134     }
3135   }
3136
3137   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3138   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3139     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3140
3141     bool hasNegative = false;
3142     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3143       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3144         if (RHS->getValue().isNegative())
3145           hasNegative = true;
3146
3147     if (hasNegative) {
3148       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3149       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3150         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3151           if (RHS->getValue().isNegative())
3152             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3153           else
3154             Elts[i] = RHS;
3155         }
3156       }
3157
3158       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3159       if (NewRHSV != RHSV) {
3160         AddUsesToWorkList(I);
3161         I.setOperand(1, NewRHSV);
3162         return &I;
3163       }
3164     }
3165   }
3166
3167   return 0;
3168 }
3169
3170 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3171   return commonRemTransforms(I);
3172 }
3173
3174 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3175 // constant.
3176 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3177   return CI->getValue().isPowerOf2();
3178 }
3179
3180 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3181 // This is the same as lowones(~X).
3182 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3183   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3184 }
3185
3186 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3187 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3188 ///
3189 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3190 ///
3191 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3192 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3193 ///
3194 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3195 ///   0  A > B
3196 ///   1  A == B
3197 ///   2  A < B
3198 ///
3199 /// <=>  Value  Definition
3200 /// 000     0   Always false
3201 /// 001     1   A >  B
3202 /// 010     2   A == B
3203 /// 011     3   A >= B
3204 /// 100     4   A <  B
3205 /// 101     5   A != B
3206 /// 110     6   A <= B
3207 /// 111     7   Always true
3208 ///  
3209 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3210   switch (ICI->getPredicate()) {
3211     // False -> 0
3212   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3213   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3214   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3215   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3216   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3217   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3218   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3219   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3220   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3221   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3222     // True -> 7
3223   default:
3224     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3225     return 0;
3226   }
3227 }
3228
3229 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3230 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3231 /// predicate by reference.
3232 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3233   isOrdered = false;
3234   switch (CC) {
3235   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3236   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3237   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3238   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3239   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3240   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3241   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3242   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3243   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3244   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3245   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3246   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3247   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3248   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3249     // True -> 7
3250   default:
3251     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3252     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3253     return 0;
3254   }
3255 }
3256
3257 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3258 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3259 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3260 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3261 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3262   switch (code) {
3263   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3264   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3265   case  1: 
3266     if (sign)
3267       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3268     else
3269       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3270   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3271   case  3: 
3272     if (sign)
3273       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3274     else
3275       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3276   case  4: 
3277     if (sign)
3278       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3279     else
3280       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3281   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3282   case  6: 
3283     if (sign)
3284       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3285     else
3286       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3287   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3288   }
3289 }
3290
3291 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3292 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3293 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3294 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3295                            Value *LHS, Value *RHS) {
3296   switch (code) {
3297   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3298   case  0:
3299     if (isordered)
3300       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3301     else
3302       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3303   case  1: 
3304     if (isordered)
3305       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3306     else
3307       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3308   case  2: 
3309     if (isordered)
3310       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3311     else
3312       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3313   case  3: 
3314     if (isordered)
3315       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3316     else
3317       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3318   case  4: 
3319     if (isordered)
3320       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3321     else
3322       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3323   case  5: 
3324     if (isordered)
3325       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3326     else
3327       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3328   case  6: 
3329     if (isordered)
3330       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3331     else
3332       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3333   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3334   }
3335 }
3336
3337 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3338 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3339 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3340   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3341          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3342          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3343 }
3344
3345 namespace { 
3346 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3347 struct FoldICmpLogical {
3348   InstCombiner &IC;
3349   Value *LHS, *RHS;
3350   ICmpInst::Predicate pred;
3351   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3352     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3353       pred(ICI->getPredicate()) {}
3354   bool shouldApply(Value *V) const {
3355     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3356       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3357         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3358                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3359     return false;
3360   }
3361   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3362     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3363     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3364       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3365       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3366     }
3367
3368     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3369     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3370     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3371     unsigned Code;
3372     switch (Log.getOpcode()) {
3373     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3374     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3375     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3376     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3377     }
3378
3379     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3380                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3381       
3382     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3383     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3384       return I;
3385     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3386     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3387   }
3388 };
3389 } // end anonymous namespace
3390
3391 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3392 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3393 // guaranteed to be a binary operator.
3394 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3395                                     ConstantInt *OpRHS,
3396                                     ConstantInt *AndRHS,
3397                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3398   Value *X = Op->getOperand(0);
3399   Constant *Together = 0;
3400   if (!Op->isShift())
3401     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3402
3403   switch (Op->getOpcode()) {
3404   case Instruction::Xor:
3405     if (Op->hasOneUse()) {
3406       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3407       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3408       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3409       And->takeName(Op);
3410       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3411     }
3412     break;
3413   case Instruction::Or:
3414     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3415       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3416
3417     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3418       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3419       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3420       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3421       Or->takeName(Op);
3422       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3423     }
3424     break;
3425   case Instruction::Add:
3426     if (Op->hasOneUse()) {
3427       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3428       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3429       // single bit constant.
3430       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3431
3432       // If there is only one bit set...
3433       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3434         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3435         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3436         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3437         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3438
3439         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3440         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3441           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3442           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3443           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3444           // no effect.
3445           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3446             TheAnd.setOperand(0, X);
3447             return &TheAnd;
3448           } else {
3449             // Pull the XOR out of the AND.
3450             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3451             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3452             NewAnd->takeName(Op);
3453             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3454           }
3455         }
3456       }
3457     }
3458     break;
3459
3460   case Instruction::Shl: {
3461     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3462     // the anded constant includes them, clear them now!
3463     //
3464     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3465     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3466     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3467     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3468
3469     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3470     // Masking out bits that the shift already masks
3471       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3472     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3473       TheAnd.setOperand(1, CI);
3474       return &TheAnd;
3475     }
3476     break;
3477   }
3478   case Instruction::LShr:
3479   {
3480     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3481     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3482     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3483     //
3484     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3485     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3486     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3487     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3488
3489     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3490     // Masking out bits that the shift already masks.
3491       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3492     } else if (CI != AndRHS) {
3493       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3494       return &TheAnd;
3495     }
3496     break;
3497   }
3498   case Instruction::AShr:
3499     // Signed shr.
3500     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3501     // with an and.
3502     if (Op->hasOneUse()) {
3503       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3504       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3505       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3506       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3507       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3508         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3509         // Make the argument unsigned.
3510         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3511         ShVal = InsertNewInstBefore(
3512             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3513                                    Op->getName()), TheAnd);
3514         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3515       }
3516     }
3517     break;
3518   }
3519   return 0;
3520 }
3521
3522
3523 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3524 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3525 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3526 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3527 /// insert new instructions.
3528 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3529                                            bool isSigned, bool Inside, 
3530                                            Instruction &IB) {
3531   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3532             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3533          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3534     
3535   if (Inside) {
3536     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3537       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3538
3539     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3540     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3541       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3542         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3543       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3544     }
3545
3546     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3547     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3548     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3549     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3550     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3551     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3552   }
3553
3554   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3555     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3556
3557   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3558   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3559   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3560     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3561         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3562     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3563   }
3564
3565   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3566   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3567   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3568   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3569   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3570   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3571   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3572 }
3573
3574 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3575 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3576 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3577 // not, since all 1s are not contiguous.
3578 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3579   const APInt& V = Val->getValue();
3580   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3581   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3582
3583   // look for the first zero bit after the run of ones
3584   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3585   // look for the first non-zero bit
3586   ME = V.getActiveBits(); 
3587   return true;
3588 }
3589
3590 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3591 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3592 /// the following xforms:
3593 /// 
3594 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3595 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3596 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3597 ///
3598 /// return (A +/- B).
3599 ///
3600 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3601                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3602                                         Instruction &I) {
3603   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3604   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3605       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3606
3607   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3608
3609   switch (LHSI->getOpcode()) {
3610   default: return 0;
3611   case Instruction::And:
3612     if (And(N, Mask) == Mask) {
3613       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3614       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3615            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3616           Mask->getValue().getBitWidth())
3617         break;
3618
3619       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3620       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3621       // is all N is, ignore it.
3622       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3623       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3624         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3625         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3626         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3627           break;
3628       }
3629     }
3630     return 0;
3631   case Instruction::Or:
3632   case Instruction::Xor:
3633     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3634     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3635          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3636         && And(N, Mask)->isZero())
3637       break;
3638     return 0;
3639   }
3640   
3641   Instruction *New;
3642   if (isSub)
3643     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3644   else
3645     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3646   return InsertNewInstBefore(New, I);
3647 }
3648
3649 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3650 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3651                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3652   Value *Val, *Val2;
3653   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3654   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3655   
3656   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3657   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3658       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3659     return 0;
3660   
3661   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3662   // where C is a power of 2
3663   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3664       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3665     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3666     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3667     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3668   }
3669   
3670   // From here on, we only handle:
3671   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3672   if (Val != Val2) return 0;
3673   
3674   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3675   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3676       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3677       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3678       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3679     return 0;
3680   
3681   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3682   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3683     return 0;
3684     
3685   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3686   bool ShouldSwap;
3687   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3688       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3689        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3690     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3691   else
3692     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3693     
3694   if (ShouldSwap) {
3695     std::swap(LHS, RHS);
3696     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3697     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3698   }
3699
3700   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3701   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3702   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3703   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3704   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3705   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3706   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3707
3708   switch (LHSCC) {
3709   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3710   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3711     switch (RHSCC) {
3712     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3713     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3714     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3715     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3716       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3717     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3718     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3719     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3720       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3721     }
3722   case ICmpInst::ICMP_NE:
3723     switch (RHSCC) {
3724     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3725     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3726       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3727         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3728       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3729     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3730       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3731         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3732       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3733     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3734     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3735     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3736       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3737     case ICmpInst::ICMP_NE:
3738       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3739         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3740         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3741                                                      Val->getName()+".off");
3742         InsertNewInstBefore(Add, I);
3743         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3744                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3745       }
3746       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3747     }
3748     break;
3749   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3750     switch (RHSCC) {
3751     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3752     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3753     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3754       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3755     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3756       break;
3757     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3758     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3759       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3760     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3761       break;
3762     }
3763     break;
3764   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3765     switch (RHSCC) {
3766     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3767     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3768     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3769       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3770     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3771       break;
3772     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3773     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3774       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3775     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3776       break;
3777     }
3778     break;
3779   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3780     switch (RHSCC) {
3781     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3782     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3783     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3784       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3785     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3786       break;
3787     case ICmpInst::ICMP_NE:
3788       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3789         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3790       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3791     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3792       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3793     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3794       break;
3795     }
3796     break;
3797   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3798     switch (RHSCC) {
3799     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3800     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3801     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3802       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3803     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3804       break;
3805     case ICmpInst::ICMP_NE:
3806       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3807         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3808       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3809     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3810       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3811     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3812       break;
3813     }
3814     break;
3815   }
3816  
3817   return 0;
3818 }
3819
3820
3821 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3822   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3823   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3824
3825   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3826     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3827
3828   // and X, X = X
3829   if (Op0 == Op1)
3830     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3831
3832   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3833   // purpose is to compute bits we don't care about.
3834   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3835     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3836       return &I;
3837   } else {
3838     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3839       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3840         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3841     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3842       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3843     }
3844   }
3845   
3846   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3847     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3848     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3849
3850     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3851     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3852       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3853       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3854       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3855       switch (Op0I->getOpcode()) {
3856       case Instruction::Xor:
3857       case Instruction::Or:
3858         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3859         if (Op0I->hasOneUse()) {
3860           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3861             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3862             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3863                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3864             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3865             return BinaryOperator::Create(
3866                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3867           }
3868           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3869               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3870             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3871             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3872                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3873             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3874             return BinaryOperator::Create(
3875                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3876           }
3877         }
3878
3879         break;
3880       case Instruction::Add:
3881         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3882         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3883         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3884         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3885           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3886         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3887           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3888         break;
3889
3890       case Instruction::Sub:
3891         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3892         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3893         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3894         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3895           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3896
3897         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3898         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3899         if (Op0I->hasOneUse()) {
3900           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3901           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3902           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3903
3904           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3905           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3906               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3907             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3908             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3909             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3910           }
3911         }
3912         break;
3913
3914       case Instruction::Shl:
3915       case Instruction::LShr:
3916         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3917         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3918         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3919           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3920                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3921           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3922           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3923         }
3924         break;
3925       }
3926
3927       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3928         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3929           return Res;
3930     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3931       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3932       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3933       // frequently occurs for bitfield accesses.
3934       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3935         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3936             CastOp->getNumOperands() == 2)
3937           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3938             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3939               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3940               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3941               // This will fold the two constants together, which may allow 
3942               // other simplifications.
3943               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3944                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3945                 CastOp->getName()+".shrunk");
3946               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3947               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3948               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3949               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3950               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3951             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3952               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3953               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3954               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3955               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3956                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3957             }
3958           }
3959       }
3960     }
3961
3962     // Try to fold constant and into select arguments.
3963     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3964       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3965         return R;
3966     if (isa<PHINode>(Op0))
3967       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3968         return NV;
3969   }
3970
3971   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3972   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3973
3974   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3975     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3976
3977   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3978   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3979     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3980                                                I.getName()+".demorgan");
3981     InsertNewInstBefore(Or, I);
3982     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3983   }
3984   
3985   {
3986     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3987     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3988       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3989         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3990     
3991       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3992       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3993         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3994           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3995       }
3996     }
3997     
3998     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3999       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4000         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4001
4002       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4003       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4004         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4005           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4006       }
4007     }
4008     
4009     if (Op0->hasOneUse() &&
4010         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4011       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4012         I.swapOperands();     // Simplify below
4013         std::swap(Op0, Op1);
4014       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4015         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4016         I.swapOperands();     // Simplify below
4017         std::swap(Op0, Op1);
4018       }
4019     }
4020
4021     if (Op1->hasOneUse() &&
4022         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4023       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4024         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4025         std::swap(A, B);
4026       }
4027       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4028         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
4029         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4030         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4031       }
4032     }
4033
4034     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4035     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4036         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4037       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4038     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4039         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4040       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4041   }
4042   
4043   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4044     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4045     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4046       return R;
4047
4048     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4049       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4050         return Res;
4051   }
4052
4053   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4054   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4055     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4056       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4057         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4058         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4059             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4060             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4061                               I.getType(), TD) &&
4062             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4063                               I.getType(), TD)) {
4064           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4065                                                          Op1C->getOperand(0),
4066                                                          I.getName());
4067           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4068           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4069         }
4070       }
4071     
4072   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4073   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4074     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4075       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4076           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4077           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4078         Instruction *NewOp =
4079           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4080                                                         SI1->getOperand(0),
4081                                                         SI0->getName()), I);
4082         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4083                                       SI1->getOperand(1));
4084       }
4085   }
4086
4087   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4088   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4089     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4090       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4091           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4092         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4093         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4094           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4095             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4096             // false.
4097             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4098               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4099             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4100                                 RHS->getOperand(0));
4101           }
4102       } else {
4103         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4104         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4105         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4106             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4107           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4108             // Swap RHS operands to match LHS.
4109             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4110             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4111           }
4112           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4113             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4114             if (Op0CC == Op1CC)
4115               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4116             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4117                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4118               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4119             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4120               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4121             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4122               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4123             bool Op0Ordered;
4124             bool Op1Ordered;
4125             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4126             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4127             if (Op1Pred == 0) {
4128               std::swap(Op0, Op1);
4129               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4130               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4131             }
4132             if (Op0Pred == 0) {
4133               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4134               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4135               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4136                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4137               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4138               // uno && ord -> false
4139               if (!Op0Ordered)
4140                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4141               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4142               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4143                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4144             }
4145           }
4146         }
4147       }
4148     }
4149   }
4150
4151   return Changed ? &I : 0;
4152 }
4153
4154 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4155 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4156 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4157 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4158 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4159 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4160 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4161 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4162 /// match.
4163 ///
4164 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4165 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4166 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4167 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4168 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4169 /// byte of ByteValues is actually being set.
4170 ///
4171 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4172 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4173 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4174 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4175 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4176 ///
4177 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4178                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4179   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4180     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4181     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4182       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4183                                ByteValues) ||
4184              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4185                                ByteValues);
4186     }
4187   
4188     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4189     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4190     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4191       unsigned ShAmt = 
4192         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4193       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4194       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4195         return true;
4196
4197       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4198       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4199         // X << 2 -> collect(X, +2)
4200         OverallLeftShift += ByteShift;
4201         ByteMask >>= ByteShift;
4202       } else {
4203         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4204         OverallLeftShift -= ByteShift;
4205         ByteMask <<= ByteShift;
4206         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4207       }
4208
4209       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4210       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4211
4212       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4213                                ByteValues);
4214     }
4215
4216     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4217     // corresponding bytes in ByteMask.
4218     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4219         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4220       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4221       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4222       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4223       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4224       
4225       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4226         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4227         // the and mask is.
4228         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4229           continue;
4230         
4231         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4232         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4233         if (MaskB == 0) {
4234           ByteMask &= ~(1U << i);
4235           continue;
4236         }
4237         
4238         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4239         if (MaskB != Byte)
4240           return true;
4241
4242         // Otherwise, this byte is kept.
4243       }
4244
4245       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4246                                ByteValues);
4247     }
4248   }
4249   
4250   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4251   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4252   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4253   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4254   // their ultimate destination.
4255   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4256   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4257   
4258   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4259   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4260   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4261   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4262   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4263   // low part, it must be shifted left.
4264   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4265   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4266     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4267       return true;
4268   } else {
4269     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4270       return true;
4271   }
4272   
4273   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4274   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4275   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4276     return true;
4277   ByteValues[DestByteNo] = V;
4278   return false;
4279 }
4280
4281 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4282 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4283 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4284   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4285   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4286       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4287       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4288     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4289   
4290   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4291   /// defines each byte.
4292   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4293   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4294     
4295   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4296   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4297   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4298     return 0;
4299   
4300   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4301   Value *V = ByteValues[0];
4302   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4303   
4304   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4305   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4306     if (ByteValues[i] != V)
4307       return 0;
4308   const Type *Tys[] = { ITy };
4309   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4310   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4311   return CallInst::Create(F, V);
4312 }
4313
4314 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4315 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4316 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4317 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4318                                          Value *C, Value *D) {
4319   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4320   Value *Cond = 0;
4321   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4322     return 0;
4323
4324   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4325   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4326     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4327   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4328     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4329   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4330   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4331     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4332   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4333     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4334   return 0;
4335 }
4336
4337 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4338 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4339                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4340   Value *Val, *Val2;
4341   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4342   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4343   
4344   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4345   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4346       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4347     return 0;
4348   
4349   // From here on, we only handle:
4350   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4351   if (Val != Val2) return 0;
4352   
4353   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4354   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4355       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4356       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4357       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4358     return 0;
4359   
4360   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4361   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4362     return 0;
4363   
4364   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4365   bool ShouldSwap;
4366   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4367       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4368        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4369     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4370   else
4371     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4372   
4373   if (ShouldSwap) {
4374     std::swap(LHS, RHS);
4375     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4376     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4377   }
4378   
4379   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4380   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4381   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4382   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4383   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4384   // equal.
4385   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4386
4387   switch (LHSCC) {
4388   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4389   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4390     switch (RHSCC) {
4391     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4392     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4393       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4394         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4395         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4396                                                      Val->getName()+".off");
4397         InsertNewInstBefore(Add, I);
4398         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4399         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4400       }
4401       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4402     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4403     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4404       break;
4405     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4406     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4407     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4408       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4409     }
4410     break;
4411   case ICmpInst::ICMP_NE:
4412     switch (RHSCC) {
4413     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4414     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4415     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4416     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4417       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4418     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4419     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4420     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4421       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4422     }
4423     break;
4424   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4425     switch (RHSCC) {
4426     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4427     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4428       break;
4429     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4430       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4431       // this can cause overflow.
4432       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4433         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4434       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4435     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4436       break;
4437     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4438     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4439       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4440     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4441       break;
4442     }
4443     break;
4444   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4445     switch (RHSCC) {
4446     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4447     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4448       break;
4449     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4450       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4451       // this can cause overflow.
4452       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4453         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4454       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4455     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4456       break;
4457     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4458     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4459       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4460     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4461       break;
4462     }
4463     break;
4464   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4465     switch (RHSCC) {
4466     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4467     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4468     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4469       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4470     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4471       break;
4472     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4473     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4474       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4475     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4476       break;
4477     }
4478     break;
4479   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4480     switch (RHSCC) {
4481     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4482     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4483     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4484       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4485     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4486       break;
4487     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4488     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4489       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4490     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4491       break;
4492     }
4493     break;
4494   }
4495   return 0;
4496 }
4497
4498 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4499 ///
4500 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4501 ///
4502 /// into:
4503 /// 
4504 ///     (A & C1) | B
4505 ///
4506 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4507 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4508                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4509   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4510   if (!CI1) return 0;
4511
4512   Value *V1 = 0;
4513   ConstantInt *CI2 = 0;
4514   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4515
4516   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4517   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4518
4519   if (V1 == A || V1 == B) {
4520     Instruction *NewOp =
4521       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1), I);
4522     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4523   }
4524
4525   return 0;
4526 }
4527
4528 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4529   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4530   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4531
4532   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4533     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4534
4535   // or X, X = X
4536   if (Op0 == Op1)
4537     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4538
4539   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4540   // purpose is to compute bits we don't care about.
4541   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4542     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4543       return &I;
4544   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4545     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4546   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4547     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4548       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4549   }
4550     
4551
4552   
4553   // or X, -1 == -1
4554   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4555     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4556     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4557     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4558       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4559       InsertNewInstBefore(Or, I);
4560       Or->takeName(Op0);
4561       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4562                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4563     }
4564
4565     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4566     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4567       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4568       InsertNewInstBefore(Or, I);
4569       Or->takeName(Op0);
4570       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4571                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4572     }
4573
4574     // Try to fold constant and into select arguments.
4575     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4576       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4577         return R;
4578     if (isa<PHINode>(Op0))
4579       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4580         return NV;
4581   }
4582
4583   Value *A = 0, *B = 0;
4584   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4585
4586   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4587     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4588       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4589   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4590     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4591       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4592
4593   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4594   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4595   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4596       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4597       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4598        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4599     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4600       return BSwap;
4601   }
4602   
4603   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4604   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4605       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4606     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4607     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4608     NOr->takeName(Op0);
4609     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4610   }
4611
4612   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4613   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4614       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4615     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4616     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4617     NOr->takeName(Op0);
4618     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4619   }
4620
4621   // (A & C)|(B & D)
4622   Value *C = 0, *D = 0;
4623   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4624       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4625     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4626     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4627     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4628     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4629       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4630       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4631       // replace with V+N.
4632       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4633         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4634             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4635           // Add commutes, try both ways.
4636           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4637             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4638           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4639             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4640         }
4641         // Or commutes, try both ways.
4642         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4643             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4644           // Add commutes, try both ways.
4645           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4646             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4647           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4648             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4649         }
4650       }
4651       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4652     }
4653     
4654     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4655     // terms for V1 & (V2|V3).
4656     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4657       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4658         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4659       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4660         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4661       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4662         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4663       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4664         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4665       
4666       if (V1) {
4667         Value *Or =
4668           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4669         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4670       }
4671     }
4672
4673     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4674     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4675       return Match;
4676     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4677       return Match;
4678     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4679       return Match;
4680     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4681       return Match;
4682
4683     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4684     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4685          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4686       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4687     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4688     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4689          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4690       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4691     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4692     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4693          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4694       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4695     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4696     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4697          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4698       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4699   }
4700   
4701   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4702   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4703     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4704       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4705           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4706           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4707         Instruction *NewOp =
4708         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4709                                                      SI1->getOperand(0),
4710                                                      SI0->getName()), I);
4711         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4712                                       SI1->getOperand(1));
4713       }
4714   }
4715
4716   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4717   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4718       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4719     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4720     if (Ret) return Ret;
4721   }
4722   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4723   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4724       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4725     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4726     if (Ret) return Ret;
4727   }
4728
4729   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4730     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4731       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4732   } else {
4733     A = 0;
4734   }
4735   // Note, A is still live here!
4736   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4737     if (Op0 == B)
4738       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4739
4740     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4741     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4742       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4743                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4744       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4745     }
4746   }
4747
4748   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4749   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4750     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4751       return R;
4752
4753     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4754       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4755         return Res;
4756   }
4757     
4758   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4759   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4760     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4761       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4762         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4763             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4764           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4765           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4766               // Only do this if the casts both really cause code to be
4767               // generated.
4768               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4769                                 I.getType(), TD) &&
4770               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4771                                 I.getType(), TD)) {
4772             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4773                                                           Op1C->getOperand(0),
4774                                                           I.getName());
4775             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4776             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4777           }
4778         }
4779       }
4780   }
4781   
4782     
4783   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4784   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4785     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4786       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4787           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4788           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4789         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4790           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4791             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4792             // true.
4793             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4794               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4795             
4796             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4797             // rest.
4798             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4799                                 RHS->getOperand(0));
4800           }
4801       } else {
4802         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4803         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4804         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4805             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4806           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4807             // Swap RHS operands to match LHS.
4808             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4809             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4810           }
4811           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4812             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4813             if (Op0CC == Op1CC)
4814               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4815             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4816                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4817               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4818             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4819               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4820             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4821               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4822             bool Op0Ordered;
4823             bool Op1Ordered;
4824             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4825             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4826             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4827               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4828               // or'ed predicates.
4829               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4830                                        Op0LHS, Op0RHS);
4831               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4832                 return I;
4833               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4834               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4835             }
4836           }
4837         }
4838       }
4839     }
4840   }
4841
4842   return Changed ? &I : 0;
4843 }
4844
4845 namespace {
4846
4847 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4848 struct XorSelf {
4849   Value *RHS;
4850   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4851   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4852   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4853     return &Xor;
4854   }
4855 };
4856
4857 }
4858
4859 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4860   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4861   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4862
4863   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4864     if (isa<UndefValue>(Op0))
4865       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4866       // idiom (misuse).
4867       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4868     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4869   }
4870
4871   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4872   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4873     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4874     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4875   }
4876   
4877   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4878   // purpose is to compute bits we don't care about.
4879   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4880     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4881       return &I;
4882   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4883     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4884   }
4885
4886   // Is this a ~ operation?
4887   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4888     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4889     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4890     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4891       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4892           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4893         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4894         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4895           Instruction *NotY =
4896             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4897                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4898           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4899           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4900             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4901           else
4902             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4903         }
4904       }
4905     }
4906   }
4907   
4908   
4909   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4910     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4911       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4912       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4913         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4914                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4915
4916       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4917         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4918                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4919     }
4920
4921     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4922     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4923       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4924         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4925           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4926           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4927             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4928                                              Op0C->getDestTy())) {
4929               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4930                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4931                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4932               NewCI->takeName(CI);
4933               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4934             }
4935           }
4936         }
4937       }
4938     }
4939
4940     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4941       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4942       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4943         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4944           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4945           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4946                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4947           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4948         }
4949           
4950       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4951         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4952           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4953           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4954             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4955             return BinaryOperator::CreateSub(
4956                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4957                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4958                                           Op0I->getOperand(0));
4959           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4960             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4961             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4962             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4963
4964           }
4965         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4966           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4967           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4968             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4969             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4970             // NewRHS.
4971             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4972             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4973                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4974             AddToWorkList(Op0I);
4975             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4976             I.setOperand(1, NewRHS);
4977             return &I;
4978           }
4979         }
4980       }
4981     }
4982
4983     // Try to fold constant and into select arguments.
4984     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4985       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4986         return R;
4987     if (isa<PHINode>(Op0))
4988       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4989         return NV;
4990   }
4991
4992   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4993     if (X == Op1)
4994       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4995
4996   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4997     if (X == Op0)
4998       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4999
5000   
5001   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5002   if (Op1I) {
5003     Value *A, *B;
5004     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5005       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5006         Op1I->swapOperands();
5007         I.swapOperands();
5008         std::swap(Op0, Op1);
5009       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5010         I.swapOperands();     // Simplified below.
5011         std::swap(Op0, Op1);
5012       }
5013     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5014       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5015     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5016       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5017     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
5018       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5019         Op1I->swapOperands();
5020         std::swap(A, B);
5021       }
5022       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5023         I.swapOperands();     // Simplified below.
5024         std::swap(Op0, Op1);
5025       }
5026     }
5027   }
5028   
5029   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5030   if (Op0I) {
5031     Value *A, *B;
5032     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
5033       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5034         std::swap(A, B);
5035       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
5036         Instruction *NotB =
5037           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
5038         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
5039       }
5040     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5041       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5042     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5043       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5044     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5045       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5046         std::swap(A, B);
5047       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5048           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5049         Instruction *N =
5050           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5051         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5052       }
5053     }
5054   }
5055   
5056   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5057   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5058       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5059       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5060       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5061     Instruction *NewOp =
5062       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5063                                                     Op1I->getOperand(0),
5064                                                     Op0I->getName()), I);
5065     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5066                                   Op1I->getOperand(1));
5067   }
5068     
5069   if (Op0I && Op1I) {
5070     Value *A, *B, *C, *D;
5071     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5072     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5073         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5074       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5075         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5076     }
5077     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5078     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5079         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5080       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5081         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5082     }
5083     
5084     // (A & B)^(C & D)
5085     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5086         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5087         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5088       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5089       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5090       if (A == C)
5091         X = A, Y = B, Z = D;
5092       else if (A == D)
5093         X = A, Y = B, Z = C;
5094       else if (B == C)
5095         X = B, Y = A, Z = D;
5096       else if (B == D)
5097         X = B, Y = A, Z = C;
5098       
5099       if (X) {
5100         Instruction *NewOp =
5101         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5102         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5103       }
5104     }
5105   }
5106     
5107   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5108   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5109     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5110       return R;
5111
5112   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5113   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5114     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5115       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5116         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5117         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5118             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5119             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5120                               I.getType(), TD) &&
5121             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5122                               I.getType(), TD)) {
5123           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5124                                                          Op1C->getOperand(0),
5125                                                          I.getName());
5126           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5127           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5128         }
5129       }
5130   }
5131
5132   return Changed ? &I : 0;
5133 }
5134
5135 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5136 /// overflowed for this type.
5137 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5138                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5139   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5140
5141   if (IsSigned)
5142     if (In2->getValue().isNegative())
5143       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5144     else
5145       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5146   else
5147     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5148 }
5149
5150 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5151 /// overflowed for this type.
5152 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5153                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5154   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5155
5156   if (IsSigned)
5157     if (In2->getValue().isNegative())
5158       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5159     else
5160       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5161   else
5162     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5163 }
5164
5165 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5166 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5167 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5168 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5169   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5170   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5171   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5172   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5173
5174   // Build a mask for high order bits.
5175   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5176   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5177
5178   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5179        ++i, ++GTI) {
5180     Value *Op = *i;
5181     uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5182     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5183       if (OpC->isZero()) continue;
5184       
5185       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5186       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5187         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5188         
5189         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5190           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5191         else
5192           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5193                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5194                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5195                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5196         continue;
5197       }
5198       
5199       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5200       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5201       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5202       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5203         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5204       else {
5205         // Emit an add instruction.
5206         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5207            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5208                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5209       }
5210       continue;
5211     }
5212     // Convert to correct type.
5213     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5214       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5215         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5216       else
5217         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5218                                                  Op->getName()+".c"), I);
5219     }
5220     if (Size != 1) {
5221       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5222       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5223         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5224       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5225         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5226                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5227     }
5228
5229     // Emit an add instruction.
5230     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5231       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5232                                     cast<Constant>(Result));
5233     else
5234       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5235                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5236   }
5237   return Result;
5238 }
5239
5240
5241 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5242 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5243 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5244 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5245 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5246 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5247 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5248 ///
5249 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5250 /// 
5251 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5252                                           InstCombiner &IC) {
5253   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5254   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5255
5256   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5257   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5258   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5259   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5260   // because the expression will cross zero at the same point.
5261   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5262   int64_t Offset = 0;
5263   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5264     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5265       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5266       if (CI->isZero()) continue;
5267
5268       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5269       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5270         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5271       } else {
5272         uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5273         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5274       }
5275     } else {
5276       // Found our variable index.
5277       break;
5278     }
5279   }
5280   
5281   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5282   // evaluate it the general way.
5283   if (i == e) return 0;
5284   
5285   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5286   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5287   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5288   uint64_t VariableScale = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5289   
5290   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5291   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5292     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5293     if (!CI) return 0;
5294    
5295     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5296     if (CI->isZero()) continue;
5297     
5298     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5299     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5300       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5301     } else {
5302       uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5303       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5304     }
5305   }
5306   
5307   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5308   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5309   // the index.
5310   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5311   if (Offset == 0) {
5312     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5313     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5314     // computation crosses zero.
5315     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5316       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5317                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5318     return VariableIdx;
5319   }
5320   
5321   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5322   // the pointer size, so get it.
5323   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5324   
5325   Offset &= PtrSizeMask;
5326   VariableScale &= PtrSizeMask;
5327
5328   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5329   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5330   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5331   // multiple of the variable scale.
5332   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5333   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5334     return 0;
5335
5336   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5337   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5338   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5339     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5340                                               true /*SExt*/, 
5341                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5342   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5343   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5344 }
5345
5346
5347 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5348 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5349 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5350                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5351                                        Instruction &I) {
5352   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5353
5354   // Look through bitcasts.
5355   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5356     RHS = BCI->getOperand(0);
5357
5358   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5359   if (PtrBase == RHS) {
5360     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5361     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5362     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5363     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5364     
5365     // If not, synthesize the offset the hard way.
5366     if (Offset == 0)
5367       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5368     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5369                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5370   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5371     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5372     // compare the base pointer.
5373     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5374       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5375       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5376                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5377       if (IndicesTheSame)
5378         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5379           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5380             IndicesTheSame = false;
5381             break;
5382           }
5383
5384       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5385       if (IndicesTheSame)
5386         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5387                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5388
5389       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5390       // different, bail out.
5391       return 0;
5392     }
5393
5394     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5395     bool AllZeros = true;
5396     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5397       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5398           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5399         AllZeros = false;
5400         break;
5401       }
5402     if (AllZeros)
5403       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5404                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5405
5406     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5407     AllZeros = true;
5408     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5409       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5410           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5411         AllZeros = false;
5412         break;
5413       }
5414     if (AllZeros)
5415       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5416
5417     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5418       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5419       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5420       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5421       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5422         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5423           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5424                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5425             // Irreconcilable differences.
5426             NumDifferences = 2;
5427             break;
5428           } else {
5429             if (NumDifferences++) break;
5430             DiffOperand = i;
5431           }
5432         }
5433
5434       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5435         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5436                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5437                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5438
5439       else if (NumDifferences == 1) {
5440         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5441         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5442         // Make sure we do a signed comparison here.
5443         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5444       }
5445     }
5446
5447     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5448     // the result to fold to a constant!
5449     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5450         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5451       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5452       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5453       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5454       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5455     }
5456   }
5457   return 0;
5458 }
5459
5460 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5461 ///
5462 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5463                                                 Instruction *LHSI,
5464                                                 Constant *RHSC) {
5465   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5466   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5467   
5468   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5469   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5470   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5471   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5472   
5473   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5474   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5475   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5476   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5477   
5478   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5479   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5480   if (LHSUnsigned)
5481     ++InputSize;
5482   
5483   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5484   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5485     return 0;
5486   
5487   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5488   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5489   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5490   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5491   
5492   ICmpInst::Predicate Pred;
5493   switch (I.getPredicate()) {
5494   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5495   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5496   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5497     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5498     break;
5499   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5500   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5501     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5502     break;
5503   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5504   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5505     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5506     break;
5507   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5508   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5509     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5510     break;
5511   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5512   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5513     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5514     break;
5515   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5516   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5517     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5518     break;
5519   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5520     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5521   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5522     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5523   }
5524   
5525   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5526   
5527   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5528   
5529   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5530   // comparing an i8 to 300.0.
5531   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5532   
5533   if (!LHSUnsigned) {
5534     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5535     // and large values.
5536     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5537     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5538                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5539     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5540       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5541           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5542         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5543       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5544     }
5545   } else {
5546     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5547     // +INF and large values.
5548     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5549     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5550                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5551     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5552       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5553           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5554         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5555       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5556     }
5557   }
5558   
5559   if (!LHSUnsigned) {
5560     // See if the RHS value is < SignedMin.
5561     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5562     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5563                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5564     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5565       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5566           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5567         return ReplaceInstUsesWith(I,ConstantInt::getTrue());
5568       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5569     }
5570   }
5571
5572   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5573   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5574   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5575   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5576   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5577   if (!RHS.isZero() &&
5578       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5579     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5580     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5581     // at this point.
5582     switch (Pred) {
5583     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5584     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5585       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5586     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5587       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5588     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5589       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5590       // (float)int <= -4.4  --> false
5591       if (RHS.isNegative())
5592         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5593       break;
5594     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5595       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5596       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5597       if (RHS.isNegative())
5598         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5599       break;
5600     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5601       // (float)int < -4.4   --> false
5602       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5603       if (RHS.isNegative())
5604         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5605       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5606       break;
5607     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5608       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5609       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5610       if (!RHS.isNegative())
5611         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5612       break;
5613     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5614       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5615       // (float)int > -4.4   --> true
5616       if (RHS.isNegative())
5617         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5618       break;
5619     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5620       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5621       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5622       if (RHS.isNegative())
5623         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5624       break;
5625     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5626       // (float)int >= -4.4   --> true
5627       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5628       if (!RHS.isNegative())
5629         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5630       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5631       break;
5632     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5633       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5634       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5635       if (!RHS.isNegative())
5636         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5637       break;
5638     }
5639   }
5640
5641   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5642   // comparison.
5643   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5644 }
5645
5646 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5647   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5648   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5649
5650   // Fold trivial predicates.
5651   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5652     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5653   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5654     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5655   
5656   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5657   if (Op0 == Op1) {
5658     switch (I.getPredicate()) {
5659     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5660     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5661     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5662     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5663       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5664     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5665     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5666     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5667       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5668       
5669     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5670     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5671     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5672     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5673       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5674       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5675       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5676       return &I;
5677       
5678     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5679     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5680     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5681     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5682       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5683       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5684       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5685       return &I;
5686     }
5687   }
5688     
5689   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5690     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5691
5692   // Handle fcmp with constant RHS
5693   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5694     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5695     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5696       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5697         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5698           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5699         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5700                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5701         // True if unordered.
5702         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5703       }
5704     }
5705     
5706     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5707       switch (LHSI->getOpcode()) {
5708       case Instruction::PHI:
5709         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5710         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5711         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5712         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5713           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5714             return NV;
5715         break;
5716       case Instruction::SIToFP:
5717       case Instruction::UIToFP:
5718         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5719           return NV;
5720         break;
5721       case Instruction::Select:
5722         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5723         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5724         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5725         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5726         if (LHSI->hasOneUse()) {
5727           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5728             // Fold the known value into the constant operand.
5729             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5730             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5731             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5732                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5733                                                       I.getName()), I);
5734           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5735             // Fold the known value into the constant operand.
5736             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5737             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5738             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5739                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5740                                                       I.getName()), I);
5741           }
5742         }
5743
5744         if (Op1)
5745           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5746         break;
5747       }
5748   }
5749
5750   return Changed ? &I : 0;
5751 }
5752
5753 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5754   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5755   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5756   const Type *Ty = Op0->getType();
5757
5758   // icmp X, X
5759   if (Op0 == Op1)
5760     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5761                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5762
5763   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5764     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5765   
5766   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5767   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5768   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5769        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5770       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5771        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5772     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5773                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5774
5775   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5776   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5777     switch (I.getPredicate()) {
5778     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5779     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5780       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5781       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5782       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5783     }
5784     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5785       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5786
5787     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5788       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5789       // FALL THROUGH
5790     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5791       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5792       InsertNewInstBefore(Not, I);
5793       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5794     }
5795     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5796       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5797       // FALL THROUGH
5798     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5799       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5800       InsertNewInstBefore(Not, I);
5801       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5802     }
5803     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5804       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5805       // FALL THROUGH
5806     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5807       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5808       InsertNewInstBefore(Not, I);
5809       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5810     }
5811     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5812       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5813       // FALL THROUGH
5814     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5815       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5816       InsertNewInstBefore(Not, I);
5817       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5818     }
5819     }
5820   }
5821
5822   // See if we are doing a comparison with a constant.
5823   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5824     Value *A, *B;
5825     
5826     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5827     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5828         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5829       // (icmp cond A B) if cond is equality
5830       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5831     }
5832     
5833     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5834     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5835     // them being folded in the code below.
5836     switch (I.getPredicate()) {
5837     default: break;
5838     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5839       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5840         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5841       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5842     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5843       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5844         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5845       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5846     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5847       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5848         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5849       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5850     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5851       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5852         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5853       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5854     }
5855     
5856     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5857     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5858     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5859     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5860     
5861     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5862     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5863     bool UnusedBit;
5864     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5865     
5866     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0), 
5867                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5868                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5869                              KnownZero, KnownOne, 0))
5870       return &I;
5871         
5872     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5873     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5874     // EQ and NE we use unsigned values.
5875     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5876     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5877       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5878     else
5879       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5880     
5881     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5882     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5883     // that code below can assume that Min != Max.
5884     if (Min == Max)
5885       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5886                                                           ConstantInt::get(Min),
5887                                                           CI));
5888     
5889     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5890     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5891     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5892     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5893     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5894     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5895       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5896         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5897       break;
5898     case ICmpInst::ICMP_NE:
5899       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5900         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5901       break;
5902     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5903       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5904         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5905       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5906         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5907       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5908         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5909       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5910         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5911         
5912       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5913       if (CI->isMinValue(true))
5914         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5915                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5916       break;
5917     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5918       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5919         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5920       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5921         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5922         
5923       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5924         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5925       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5926         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5927       
5928       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5929       if (CI->isMaxValue(true))
5930         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5931                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5932       break;
5933     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5934       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5935         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5936       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5937         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5938       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5939         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5940       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5941         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5942       break;
5943     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5944       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5945         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5946       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5947         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5948         
5949       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5950         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5951       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5952         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5953       break;
5954     }
5955   }
5956
5957   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5958   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5959   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5960   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5961   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5962   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5963   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5964   if (I.hasOneUse())
5965     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5966       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5967           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5968         return 0;
5969
5970   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5971   // can be folded into the comparison.
5972   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5973     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5974     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5975     // instruction can be folded into the icmp 
5976     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5977       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5978         return Res;
5979   }
5980
5981   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5982   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5983     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5984       switch (LHSI->getOpcode()) {
5985       case Instruction::GetElementPtr:
5986         if (RHSC->isNullValue()) {
5987           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5988           bool isAllZeros = true;
5989           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5990             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5991                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5992               isAllZeros = false;
5993               break;
5994             }
5995           if (isAllZeros)
5996             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5997                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5998         }
5999         break;
6000
6001       case Instruction::PHI:
6002         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
6003         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6004         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6005         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6006           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6007             return NV;
6008         break;
6009       case Instruction::Select: {
6010         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6011         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6012         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6013         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6014         if (LHSI->hasOneUse()) {
6015           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6016             // Fold the known value into the constant operand.
6017             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6018             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6019             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6020                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
6021                                                    I.getName()), I);
6022           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6023             // Fold the known value into the constant operand.
6024             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6025             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6026             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6027                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
6028                                                    I.getName()), I);
6029           }
6030         }
6031
6032         if (Op1)
6033           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6034         break;
6035       }
6036       case Instruction::Malloc:
6037         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6038         // can assume it is successful and remove the malloc.
6039         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6040           AddToWorkList(LHSI);
6041           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6042                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6043         }
6044         break;
6045       }
6046   }
6047
6048   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6049   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6050     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6051       return NI;
6052   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6053     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6054                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6055       return NI;
6056
6057   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6058   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6059   // now.
6060   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6061     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6062         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6063       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6064       // operand, where it can often be eliminated completely.
6065       Op0 = CI->getOperand(0);
6066
6067       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6068       // so eliminate it as well.
6069       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6070         Op1 = CI2->getOperand(0);
6071
6072       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6073       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6074         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6075           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6076         } else {
6077           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6078           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6079         }
6080       }
6081       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6082     }
6083   }
6084   
6085   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6086     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6087     // This comes up when you have code like
6088     //   int X = A < B;
6089     //   if (X) ...
6090     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6091     // with a constant or another cast from the same type.
6092     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6093       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6094         return R;
6095   }
6096   
6097   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6098   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6099     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6100       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6101           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6102         switch (Op0I->getOpcode()) {
6103         default: break;
6104         case Instruction::Add:
6105         case Instruction::Sub:
6106         case Instruction::Xor:
6107           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6108             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6109                                 Op1I->getOperand(0));
6110           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6111           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6112             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6113               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6114                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6115                                              : I.getSignedPredicate();
6116               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6117                                   Op1I->getOperand(0));
6118             }
6119             
6120             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6121               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6122                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6123                                              : I.getSignedPredicate();
6124               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6125               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6126                                   Op1I->getOperand(0));
6127             }
6128           }
6129           break;
6130         case Instruction::Mul:
6131           if (!I.isEquality())
6132             break;
6133
6134           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6135             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6136             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6137             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6138               const APInt &AP = CI->getValue();
6139               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6140                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6141                                                            AP.getBitWidth() -
6142                                                       AP.countTrailingZeros()));
6143               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6144                                                             Mask);
6145               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6146                                                             Mask);
6147               InsertNewInstBefore(And1, I);
6148               InsertNewInstBefore(And2, I);
6149               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6150             }
6151           }
6152           break;
6153         }
6154       }
6155     }
6156   }
6157   
6158   // ~x < ~y --> y < x
6159   { Value *A, *B;
6160     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6161         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6162       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6163   }
6164   
6165   if (I.isEquality()) {
6166     Value *A, *B, *C, *D;
6167     
6168     // -x == -y --> x == y
6169     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6170         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6171       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6172     
6173     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6174       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6175         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6176         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6177                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6178       }
6179
6180       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6181         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6182         ConstantInt *C1, *C2;
6183         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6184             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6185           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6186           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6187           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6188                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6189         }
6190         
6191         // A^B == A^D -> B == D
6192         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6193         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6194         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6195         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6196       }
6197     }
6198     
6199     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6200         (A == Op0 || B == Op0)) {
6201       // A == (A^B)  ->  B == 0
6202       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6203       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6204                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6205     }
6206
6207     // (A-B) == A  ->  B == 0
6208     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6209       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6210                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6211
6212     // A == (A-B)  ->  B == 0
6213     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6214       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6215                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6216     
6217     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6218     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6219         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6220         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6221       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6222       
6223       if (A == C) {
6224         X = B; Y = D; Z = A;
6225       } else if (A == D) {
6226         X = B; Y = C; Z = A;
6227       } else if (B == C) {
6228         X = A; Y = D; Z = B;
6229       } else if (B == D) {
6230         X = A; Y = C; Z = B;
6231       }
6232       
6233       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6234         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6235         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6236         I.setOperand(0, Op1);
6237         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6238         return &I;
6239       }
6240     }
6241   }
6242   return Changed ? &I : 0;
6243 }
6244
6245
6246 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6247 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6248 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6249                                           ConstantInt *DivRHS) {
6250   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6251   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6252   
6253   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6254   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6255   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6256   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6257   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6258   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6259   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6260   // if it finds it. 
6261   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6262   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6263     return 0;
6264   if (DivRHS->isZero())
6265     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6266   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6267     return 0; // The overflow computation also screws up here
6268   if (DivRHS->isOne())
6269     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6270               // with INT_MIN.
6271
6272   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6273   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6274   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6275   // instead of computing a divide. 
6276   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6277
6278   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6279   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6280   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6281   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6282                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6283
6284   // Get the ICmp opcode
6285   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6286
6287   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6288   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6289   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6290   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6291   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6292   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6293   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6294   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6295   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6296   
6297   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6298     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6299     LoBound = Prod;
6300     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6301     if (!HiOverflow)
6302       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6303   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6304     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6305       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6306       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6307       HiBound = DivRHS;
6308     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6309       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6310       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6311       if (!HiOverflow)
6312         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6313     } else {                       // (X / pos) op neg
6314       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6315       HiBound = AddOne(Prod);
6316       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6317       if (!LoOverflow) {
6318         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6319         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6320                                      true) ? -1 : 0;
6321        }
6322     }
6323   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6324     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6325       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6326       LoBound = AddOne(DivRHS);
6327       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6328       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6329         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6330         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6331       }
6332     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6333       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6334       HiBound = AddOne(Prod);
6335       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6336       if (!LoOverflow)
6337         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6338     } else {                       // (X / neg) op neg
6339       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6340       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6341       if (!HiOverflow)
6342         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6343     }
6344     
6345     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6346     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6347   }
6348
6349   Value *X = DivI->getOperand(0);
6350   switch (Pred) {
6351   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6352   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6353     if (LoOverflow && HiOverflow)
6354       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6355     else if (HiOverflow)
6356       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6357                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6358     else if (LoOverflow)
6359       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6360                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6361     else
6362       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6363   case ICmpInst::ICMP_NE:
6364     if (LoOverflow && HiOverflow)
6365       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6366     else if (HiOverflow)
6367       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6368                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6369     else if (LoOverflow)
6370       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6371                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6372     else
6373       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6374   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6375   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6376     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6377       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6378     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6379       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6380     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6381   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6382   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6383     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6384       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6385     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6386       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6387     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6388       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6389     else
6390       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6391   }
6392 }
6393
6394
6395 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6396 ///
6397 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6398                                                           Instruction *LHSI,
6399                                                           ConstantInt *RHS) {
6400   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6401   
6402   switch (LHSI->getOpcode()) {
6403   case Instruction::Trunc:
6404     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6405       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6406       // of the high bits truncated out of x are known.
6407       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6408              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6409       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6410       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6411       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6412       
6413       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6414       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6415         // Pull in the high bits from known-ones set.
6416         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6417         NewRHS.zext(SrcBits);
6418         NewRHS |= KnownOne;
6419         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6420                             ConstantInt::get(NewRHS));
6421       }
6422     }
6423     break;
6424       
6425   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6426     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6427       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6428       // fold the xor.
6429       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6430           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6431         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6432         
6433         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6434         // the operation, just stop using the Xor.
6435         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6436           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6437           AddToWorkList(LHSI);
6438           return &ICI;
6439         }
6440         
6441         // Was the old condition true if the operand is positive?
6442         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6443         
6444         // If so, the new one isn't.
6445         isTrueIfPositive ^= true;
6446         
6447         if (isTrueIfPositive)
6448           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6449         else
6450           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6451       }
6452
6453       if (LHSI->hasOneUse()) {
6454         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
6455         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
6456           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
6457           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6458                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6459                                          : ICI.getSignedPredicate();
6460           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6461                               ConstantInt::get(RHSV ^ SignBit));
6462         }
6463
6464         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
6465         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
6466           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
6467           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6468                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6469                                          : ICI.getSignedPredicate();
6470           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
6471           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6472                               ConstantInt::get(RHSV ^ NotSignBit));
6473         }
6474       }
6475     }
6476     break;
6477   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6478     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6479         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6480       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6481       
6482       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6483       // and/compare to be the input width without changing the value
6484       // produced, eliminating a cast.
6485       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6486         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6487         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6488         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6489         // bit would not work.
6490         if (Cast->hasOneUse() &&
6491             (ICI.isEquality() ||
6492              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6493           uint32_t BitWidth = 
6494             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6495           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6496           NewCST.zext(BitWidth);
6497           APInt NewCI = RHSV;
6498           NewCI.zext(BitWidth);
6499           Instruction *NewAnd = 
6500             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6501                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6502           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6503           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6504                               ConstantInt::get(NewCI));
6505         }
6506       }
6507       
6508       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6509       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6510       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6511       // access.
6512       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6513       if (Shift && !Shift->isShift())
6514         Shift = 0;
6515       
6516       ConstantInt *ShAmt;
6517       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6518       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6519       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6520       
6521       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6522       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6523       // rights, as they sign-extend.
6524       if (ShAmt) {
6525         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6526         if (!CanFold) {
6527           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6528           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6529           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6530           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6531           
6532           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6533           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6534                AndCST->getValue()) == 0)
6535             CanFold = true;
6536         }
6537         
6538         if (CanFold) {
6539           Constant *NewCst;
6540           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6541             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6542           else
6543             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6544           
6545           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6546           // compared.
6547           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6548             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6549             // As a special case, check to see if this means that the
6550             // result is always true or false now.
6551             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6552               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6553             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6554               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6555           } else {
6556             ICI.setOperand(1, NewCst);
6557             Constant *NewAndCST;
6558             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6559               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6560             else
6561               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6562             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6563             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6564             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6565             AddUsesToWorkList(ICI);
6566             return &ICI;
6567           }
6568         }
6569       }
6570       
6571       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6572       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6573       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6574       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6575           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6576           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6577         // Compute C << Y.
6578         Value *NS;
6579         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6580           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6581                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6582         } else {
6583           // Insert a logical shift.
6584           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6585                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6586         }
6587         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6588         
6589         // Compute X & (C << Y).
6590         Instruction *NewAnd = 
6591           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6592         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6593         
6594         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6595         return &ICI;
6596       }
6597     }
6598     break;
6599     
6600   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6601     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6602     if (!ShAmt) break;
6603     
6604     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6605     
6606     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6607     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6608     // simplified.
6609     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6610       break;
6611     
6612     if (ICI.isEquality()) {
6613       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6614       // comparison cannot succeed.
6615       Constant *Comp =
6616         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6617       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6618         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6619         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6620         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6621       }
6622       
6623       if (LHSI->hasOneUse()) {
6624         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6625         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6626         Constant *Mask =
6627           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6628         
6629         Instruction *AndI =
6630           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6631                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6632         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6633         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6634                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6635       }
6636     }
6637     
6638     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6639     bool TrueIfSigned = false;
6640     if (LHSI->hasOneUse() &&
6641         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6642       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6643       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6644                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6645       Instruction *AndI =
6646         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6647                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6648       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6649       
6650       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6651                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6652     }
6653     break;
6654   }
6655     
6656   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6657   case Instruction::AShr: {
6658     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6659     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6660     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6661
6662     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6663     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6664     // simplified.
6665     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6666     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6667       break;
6668     
6669     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6670       
6671     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6672     // comparison cannot succeed.
6673     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6674     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6675       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6676     else
6677       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6678     
6679     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6680       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6681       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6682       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6683     }
6684     
6685     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6686     // If so, we can compare against the unshifted value:
6687     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6688     if (LHSI->hasOneUse() &&
6689         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6690                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6691       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6692                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6693     }
6694       
6695     if (LHSI->hasOneUse()) {
6696       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6697       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6698       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6699       
6700       Instruction *AndI =
6701         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6702                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6703       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6704       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6705                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6706     }
6707     break;
6708   }
6709     
6710   case Instruction::SDiv:
6711   case Instruction::UDiv:
6712     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6713     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6714     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6715     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6716     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6717     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6718     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6719       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6720                                           DivRHS))
6721         return R;
6722     break;
6723
6724   case Instruction::Add:
6725     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6726
6727     if (!ICI.isEquality()) {
6728       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6729       if (!LHSC) break;
6730       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6731
6732       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6733                             .subtract(LHSV);
6734
6735       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6736         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6737           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6738                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6739         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6740           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6741                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6742         }
6743       } else {
6744         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6745           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6746                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6747         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6748           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6749                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6750         }
6751       }
6752     }
6753     break;
6754   }
6755   
6756   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6757   if (ICI.isEquality()) {
6758     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6759     
6760     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6761     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6762     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6763       switch (BO->getOpcode()) {
6764       case Instruction::SRem:
6765         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6766         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6767           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6768           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6769             Instruction *NewRem =
6770               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6771                                          BO->getName());
6772             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6773             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6774                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6775           }
6776         }
6777         break;
6778       case Instruction::Add:
6779         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6780         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6781           if (BO->hasOneUse())
6782             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6783                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6784         } else if (RHSV == 0) {
6785           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6786           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6787           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6788           
6789           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6790             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6791           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6792             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6793           else if (BO->hasOneUse()) {
6794             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6795             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6796             Neg->takeName(BO);
6797             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6798           }
6799         }
6800         break;
6801       case Instruction::Xor:
6802         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6803         // the explicit xor.
6804         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6805           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6806                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6807         
6808         // FALLTHROUGH
6809       case Instruction::Sub:
6810         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6811         if (RHSV == 0)
6812           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6813                               BO->getOperand(1));
6814         break;
6815         
6816       case Instruction::Or:
6817         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6818         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6819         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6820           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6821           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6822             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6823                                                              isICMP_NE));
6824         }
6825         break;
6826         
6827       case Instruction::And:
6828         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6829           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6830           // comparison can never succeed!
6831           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6832             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6833                                                              isICMP_NE));
6834           
6835           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6836           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6837             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6838                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6839                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6840           
6841           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6842           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6843             Value *X = BO->getOperand(0);
6844             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6845             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6846               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6847             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6848           }
6849           
6850           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6851           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6852             Value *X = BO->getOperand(0);
6853             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6854             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6855               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6856             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6857           }
6858         }
6859       default: break;
6860       }
6861     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6862       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6863       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6864         AddToWorkList(II);
6865         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6866         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6867         return &ICI;
6868       }
6869     }
6870   }
6871   return 0;
6872 }
6873
6874 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6875 /// We only handle extending casts so far.
6876 ///
6877 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6878   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6879   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6880   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6881   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6882   Value *RHSCIOp;
6883
6884   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6885   // integer type is the same size as the pointer type.
6886   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6887       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6888          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6889     Value *RHSOp = 0;
6890     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6891       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6892     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6893       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6894       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6895       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6896         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6897     }
6898
6899     if (RHSOp)
6900       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6901   }
6902   
6903   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6904   // Enforce this.
6905   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6906       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6907     return 0;
6908
6909   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6910   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6911
6912   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6913     // Not an extension from the same type?
6914     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6915     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6916       return 0;
6917     
6918     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6919     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6920     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6921       return 0;
6922
6923     // Deal with equality cases early.
6924     if (ICI.isEquality())
6925       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6926
6927     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6928     // signed comparison.
6929     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6930       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6931
6932     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6933     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6934   }
6935
6936   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6937   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6938   if (!CI)
6939     return 0;
6940
6941   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6942   // reextended to DestTy.
6943   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6944   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6945
6946   // If the re-extended constant didn't change...
6947   if (Res2 == CI) {
6948     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6949     // For example, we might have:
6950     //    %A = sext short %X to uint
6951     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6952     // It is incorrect to transform this into 
6953     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6954     // because %A may have negative value. 
6955     //
6956     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6957     // signless.
6958     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6959       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6960     return 0;
6961   }
6962
6963   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6964   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6965
6966   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6967   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6968   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6969     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6970   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6971     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6972
6973   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6974   // should have been folded away previously and not enter in here.
6975   Value *Result;
6976   if (isSignedCmp) {
6977     // We're performing a signed comparison.
6978     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6979       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6980     else
6981       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6982   } else {
6983     // We're performing an unsigned comparison.
6984     if (isSignedExt) {
6985       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6986       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6987       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6988       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6989                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6990     } else {
6991       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6992       Result = ConstantInt::getTrue();
6993     }
6994   }
6995
6996   // Finally, return the value computed.
6997   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6998       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6999     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7000
7001   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7002           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7003          "ICmp should be folded!");
7004   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7005     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7006   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7007 }
7008
7009 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7010   return commonShiftTransforms(I);
7011 }
7012
7013 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7014   return commonShiftTransforms(I);
7015 }
7016
7017 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7018   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7019     return R;
7020   
7021   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7022   
7023   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7024   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7025     if (CSI->isAllOnesValue())
7026       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7027   
7028   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7029   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
7030       MaskedValueIsZero(Op0,
7031                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
7032     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7033   
7034   return 0;
7035 }
7036
7037 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7038   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7039   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7040
7041   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7042   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7043   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7044       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7045     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7046   
7047   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7048     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7049       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7050     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7051       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7052   }
7053   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7054     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7055       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7056     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7057       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7058   }
7059
7060   // Try to fold constant and into select arguments.
7061   if (isa<Constant>(Op0))
7062     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7063       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7064         return R;
7065
7066   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7067     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7068       return Res;
7069   return 0;
7070 }
7071
7072 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7073                                                BinaryOperator &I) {
7074   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7075
7076   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7077   // purpose is to compute bits we don't care about.
7078   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7079   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7080     return &I;
7081   
7082   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
7083   // of a signed value.
7084   //
7085   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7086     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7087       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7088     else {
7089       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7090       return &I;
7091     }
7092   }
7093   
7094   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7095   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7096     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7097       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7098         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7099                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7100   
7101   // Try to fold constant and into select arguments.
7102   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7103     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7104       return R;
7105   if (isa<PHINode>(Op0))
7106     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7107       return NV;
7108   
7109   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7110   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7111     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7112     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7113     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7114     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7115     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7116     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7117     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7118         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7119       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7120       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7121       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7122                                                 I.getName());
7123       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7124
7125       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7126       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7127       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7128       // other xforms later if dead.
7129       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7130       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7131       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7132       
7133       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7134       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7135       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7136       // mask as appropriate.
7137       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7138         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7139       else {
7140         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7141         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7142       }
7143
7144       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7145                                                    TI->getName());
7146       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7147
7148       // Return the value truncated to the interesting size.
7149       return new TruncInst(And, I.getType());
7150     }
7151   }
7152   
7153   if (Op0->hasOneUse()) {
7154     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7155       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7156       Value *V1, *V2;
7157       ConstantInt *CC;
7158       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7159         default: break;
7160         case Instruction::Add:
7161         case Instruction::And:
7162         case Instruction::Or:
7163         case Instruction::Xor: {
7164           // These operators commute.
7165           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7166           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7167               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7168             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7169                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7170                                             Op0BO->getName());
7171             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7172             Instruction *X = 
7173               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7174                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7175             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7176             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7177             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7178                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7179           }
7180           
7181           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7182           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7183           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7184               match(Op0BOOp1, 
7185                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7186                           m_ConstantInt(CC))) &&
7187               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7188             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7189                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7190                                                      Op0BO->getName());
7191             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7192             Instruction *XM =
7193               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7194                                         V1->getName()+".mask");
7195             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7196             
7197             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7198           }
7199         }
7200           
7201         // FALL THROUGH.
7202         case Instruction::Sub: {
7203           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7204           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7205               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7206             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7207                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7208                                                      Op0BO->getName());
7209             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7210             Instruction *X =
7211               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7212                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7213             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7214             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7215             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7216                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7217           }
7218           
7219           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7220           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7221               match(Op0BO->getOperand(0),
7222                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7223                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7224               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7225                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7226             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7227                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7228                                                      Op0BO->getName());
7229             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7230             Instruction *XM =
7231               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7232                                         V1->getName()+".mask");
7233             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7234             
7235             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7236           }
7237           
7238           break;
7239         }
7240       }
7241       
7242       
7243       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7244       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7245       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7246         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7247         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7248         
7249         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7250           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7251           case Instruction::Add:
7252             isValid = isLeftShift;
7253             break;
7254           case Instruction::Or:
7255           case Instruction::Xor:
7256             highBitSet = false;
7257             break;
7258           case Instruction::And:
7259             highBitSet = true;
7260             break;
7261         }
7262         
7263         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7264         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7265         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7266         // the constant which would cause it to be modified for this
7267         // operation.
7268         //
7269         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7270           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7271         
7272         if (isValid) {
7273           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7274           
7275           Instruction *NewShift =
7276             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7277           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7278           NewShift->takeName(Op0BO);
7279           
7280           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7281                                         NewRHS);
7282         }
7283       }
7284     }
7285   }
7286   
7287   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7288   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7289   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7290     ShiftOp = 0;
7291   
7292   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7293     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7294     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7295     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7296     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7297     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7298     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7299     
7300     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7301     if (AmtSum > TypeBits)
7302       AmtSum = TypeBits;
7303     
7304     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7305     
7306     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7307     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7308       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7309                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7310     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7311                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7312       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7313       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7314     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7315                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7316       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7317       Instruction *Shift =
7318         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7319       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7320
7321       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7322       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7323     }
7324     
7325     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7326     // right.  See if the amounts are equal.
7327     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7328       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7329       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7330         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7331         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7332       }
7333       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7334       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7335         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7336         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7337       }
7338       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7339       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7340       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7341       // generators.
7342       const Type *SExtType = 0;
7343       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7344       case 1  :
7345       case 8  :
7346       case 16 :
7347       case 32 :
7348       case 64 :
7349       case 128:
7350         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7351         break;
7352       default: break;
7353       }
7354       if (SExtType) {
7355         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7356         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7357         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7358       }
7359       // Otherwise, we can't handle it yet.
7360     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7361       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7362       
7363       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7364       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7365         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7366                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7367         Instruction *Shift =
7368           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7369         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7370         
7371         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7372         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7373       }
7374       
7375       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7376       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7377         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7378         Instruction *Shift =
7379           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7380         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7381         
7382         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7383         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7384       }
7385       
7386       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7387     } else {
7388       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7389       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7390
7391       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7392       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7393         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7394                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7395         Instruction *Shift =
7396           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7397                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7398         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7399         
7400         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7401         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7402       }
7403       
7404       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7405       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7406         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7407         Instruction *Shift =
7408           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7409         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7410         
7411         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7412         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7413       }
7414       
7415       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7416     }
7417   }
7418   return 0;
7419 }
7420
7421
7422 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7423 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7424 /// X*Scale+Offset.
7425 ///
7426 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7427                                         int &Offset) {
7428   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7429   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7430     Offset = CI->getZExtValue();
7431     Scale  = 0;
7432     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7433   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7434     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7435       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7436         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7437         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7438         Offset = 0;
7439         return I->getOperand(0);
7440       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7441         // This value is scaled by 'RHS'.
7442         Scale = RHS->getZExtValue();
7443         Offset = 0;
7444         return I->getOperand(0);
7445       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7446         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7447         // where C1 is divisible by C2.
7448         unsigned SubScale;
7449         Value *SubVal = 
7450           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7451         Offset += RHS->getZExtValue();
7452         Scale = SubScale;
7453         return SubVal;
7454       }
7455     }
7456   }
7457
7458   // Otherwise, we can't look past this.
7459   Scale = 1;
7460   Offset = 0;
7461   return Val;
7462 }
7463
7464
7465 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7466 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7467 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7468                                                    AllocationInst &AI) {
7469   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7470   
7471   // Remove any uses of AI that are dead.
7472   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7473   
7474   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7475     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7476     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7477       while (UI != E && *UI == User)
7478         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7479       
7480       ++NumDeadInst;
7481       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7482       EraseInstFromFunction(*User);
7483     }
7484   }
7485   
7486   // Get the type really allocated and the type casted to.
7487   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7488   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7489   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7490
7491   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7492   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7493   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7494
7495   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7496   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7497   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7498   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7499
7500   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypePaddedSize(AllocElTy);
7501   uint64_t CastElTySize = TD->getTypePaddedSize(CastElTy);
7502   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7503
7504   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7505   // size argument.
7506   unsigned ArraySizeScale;
7507   int ArrayOffset;
7508   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7509     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7510  
7511   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7512   // do the xform.
7513   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7514       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7515
7516   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7517   Value *Amt = 0;
7518   if (Scale == 1) {
7519     Amt = NumElements;
7520   } else {
7521     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7522     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7523     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7524       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7525     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7526     else if (Scale != 1) {
7527       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7528       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7529     }
7530   }
7531   
7532   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7533     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7534     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7535     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7536   }
7537   
7538   AllocationInst *New;
7539   if (isa<MallocInst>(AI))
7540     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7541   else
7542     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7543   InsertNewInstBefore(New, AI);
7544   New->takeName(&AI);
7545   
7546   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7547   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7548   // die soon.
7549   if (!AI.hasOneUse()) {
7550     AddUsesToWorkList(AI);
7551     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7552     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7553     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7554     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7555     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7556   }
7557   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7558 }
7559
7560 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7561 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7562 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7563 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7564 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7565 ///
7566 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7567 /// extension operation if Ty is larger.
7568 ///
7569 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7570 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7571 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7572 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7573 /// efficiently truncated.
7574 ///
7575 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7576 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7577 /// the final result.
7578 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7579                                               unsigned CastOpc,
7580                                               int &NumCastsRemoved){
7581   // We can always evaluate constants in another type.
7582   if (isa<ConstantInt>(V))
7583     return true;
7584   
7585   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7586   if (!I) return false;
7587   
7588   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7589   
7590   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7591   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7592     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7593     // it, and this will remove a cast overall.
7594     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7595       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7596       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7597       // casts first.
7598       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7599         ++NumCastsRemoved;
7600       return true;
7601     }
7602   }
7603
7604   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7605   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7606   if (!I->hasOneUse()) return false;
7607
7608   unsigned Opc = I->getOpcode();
7609   switch (Opc) {
7610   case Instruction::Add:
7611   case Instruction::Sub:
7612   case Instruction::Mul:
7613   case Instruction::And:
7614   case Instruction::Or:
7615   case Instruction::Xor:
7616     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7617     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7618                                       NumCastsRemoved) &&
7619            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7620                                       NumCastsRemoved);
7621
7622   case Instruction::Shl:
7623     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7624     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7625     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7626       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7627       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7628           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7629         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7630                                           NumCastsRemoved);
7631     }
7632     break;
7633   case Instruction::LShr:
7634     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7635     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7636     // already zeros.
7637     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7638       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7639       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7640       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7641           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7642             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7643           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7644         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7645                                           NumCastsRemoved);
7646       }
7647     }
7648     break;
7649   case Instruction::ZExt:
7650   case Instruction::SExt:
7651   case Instruction::Trunc:
7652     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7653     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7654     // of casts in the input.
7655     if (Opc == CastOpc)
7656       return true;
7657
7658     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7659     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7660       return true;
7661     break;
7662   case Instruction::Select: {
7663     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7664     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7665                                       NumCastsRemoved) &&
7666            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7667                                       NumCastsRemoved);
7668   }
7669   case Instruction::PHI: {
7670     // We can change a phi if we can change all operands.
7671     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7672     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7673       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7674                                       NumCastsRemoved))
7675         return false;
7676     return true;
7677   }
7678   default:
7679     // TODO: Can handle more cases here.
7680     break;
7681   }
7682   
7683   return false;
7684 }
7685
7686 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7687 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7688 /// evaluate the expression.
7689 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7690                                              bool isSigned) {
7691   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7692     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7693
7694   // Otherwise, it must be an instruction.
7695   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7696   Instruction *Res = 0;
7697   unsigned Opc = I->getOpcode();
7698   switch (Opc) {
7699   case Instruction::Add:
7700   case Instruction::Sub:
7701   case Instruction::Mul:
7702   case Instruction::And:
7703   case Instruction::Or:
7704   case Instruction::Xor:
7705   case Instruction::AShr:
7706   case Instruction::LShr:
7707   case Instruction::Shl: {
7708     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7709     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7710     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
7711     break;
7712   }    
7713   case Instruction::Trunc:
7714   case Instruction::ZExt:
7715   case Instruction::SExt:
7716     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7717     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7718     // new.
7719     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7720       return I->getOperand(0);
7721     
7722     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7723     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7724                            Ty);
7725     break;
7726   case Instruction::Select: {
7727     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7728     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7729     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7730     break;
7731   }
7732   case Instruction::PHI: {
7733     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7734     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7735     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7736       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7737       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7738     }
7739     Res = NPN;
7740     break;
7741   }
7742   default: 
7743     // TODO: Can handle more cases here.
7744     assert(0 && "Unreachable!");
7745     break;
7746   }
7747   
7748   Res->takeName(I);
7749   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7750 }
7751
7752 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7753 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7754   Value *Src = CI.getOperand(0);
7755
7756   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7757   // eliminate it now.
7758   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7759     if (Instruction::CastOps opc = 
7760         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7761       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7762       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7763       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7764     }
7765   }
7766
7767   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7768   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7769     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7770       return NV;
7771
7772   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7773   if (isa<PHINode>(Src))
7774     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7775       return NV;
7776   
7777   return 0;
7778 }
7779
7780 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
7781 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
7782 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
7783 /// resultant element type, otherwise return null.
7784 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
7785                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
7786                                        const TargetData *TD) {
7787   if (!Ty->isSized()) return 0;
7788   
7789   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7790   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7791   // is something like [0 x {int, int}]
7792   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7793   int64_t FirstIdx = 0;
7794   if (int64_t TySize = TD->getTypePaddedSize(Ty)) {
7795     FirstIdx = Offset/TySize;
7796     Offset -= FirstIdx*TySize;
7797     
7798     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
7799     if (Offset < 0) {
7800       --FirstIdx;
7801       Offset += TySize;
7802       assert(Offset >= 0);
7803     }
7804     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
7805   }
7806   
7807   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7808     
7809   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7810   while (Offset) {
7811     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
7812     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
7813       return 0;
7814     
7815     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
7816       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7817       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
7818              "Offset must stay within the indexed type");
7819       
7820       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7821       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7822       
7823       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7824       Ty = STy->getElementType(Elt);
7825     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
7826       uint64_t EltSize = TD->getTypePaddedSize(AT->getElementType());
7827       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
7828       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7829       Offset %= EltSize;
7830       Ty = AT->getElementType();
7831     } else {
7832       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
7833       return 0;
7834     }
7835   }
7836   
7837   return Ty;
7838 }
7839
7840 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7841 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7842   Value *Src = CI.getOperand(0);
7843   
7844   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7845     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7846     // this into a cast of the original pointer!
7847     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7848       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7849       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7850       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7851       AddToWorkList(GEP);
7852       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7853       return &CI;
7854     }
7855     
7856     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7857     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7858     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7859     // non-type-safe code.
7860     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7861       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7862         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7863         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7864         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7865         
7866         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7867         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7868         const Type *GEPIdxTy =
7869           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7870         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7871         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD)) {
7872           // If we were able to index down into an element, create the GEP
7873           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7874           // two.
7875           Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7876                                                         NewIndices.begin(),
7877                                                         NewIndices.end(), "");
7878           InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7879           NGEP->takeName(GEP);
7880           
7881           if (isa<BitCastInst>(CI))
7882             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7883           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7884           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7885         }
7886       }      
7887     }
7888   }
7889     
7890   return commonCastTransforms(CI);
7891 }
7892
7893
7894 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7895 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7896 /// cases.
7897 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7898 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7899   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7900     return Result;
7901
7902   Value *Src = CI.getOperand(0);
7903   const Type *SrcTy = Src->getType();
7904   const Type *DestTy = CI.getType();
7905   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7906   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7907
7908   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7909   // purpose is to compute bits we don't care about.
7910   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
7911     return &CI;
7912
7913   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7914   // can't do anything more. 
7915   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7916   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7917     return 0;
7918
7919   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7920   int NumCastsRemoved = 0;
7921   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7922       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7923                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7924     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7925     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7926     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7927     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7928     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7929     // require that two casts have been eliminated.
7930     bool DoXForm = false;
7931     bool JustReplace = false;
7932     switch (CI.getOpcode()) {
7933     default:
7934       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7935       // get here because of the check above.
7936       assert(0 && "Unknown cast type");
7937     case Instruction::Trunc:
7938       DoXForm = true;
7939       break;
7940     case Instruction::ZExt: {
7941       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7942       if (!DoXForm && 0) {
7943         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
7944         // always profitable to do this xform.
7945         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
7946         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
7947         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
7948           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7949         
7950         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7951           if (TryI->use_empty())
7952             EraseInstFromFunction(*TryI);
7953       }
7954       break;
7955     }
7956     case Instruction::SExt: {
7957       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7958       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
7959         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
7960         // profitable to do this xform.
7961         //
7962         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
7963         // eliminated cast is a truncate. e.g.
7964         // t2 = trunc i32 t1 to i16
7965         // t3 = sext i16 t2 to i32
7966         // !=
7967         // i32 t1
7968         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
7969         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
7970         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
7971           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7972         
7973         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7974           if (TryI->use_empty())
7975             EraseInstFromFunction(*TryI);
7976       }
7977       break;
7978     }
7979     }
7980     
7981     if (DoXForm) {
7982       DOUT << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type to avoid"
7983            << " cast: " << CI;
7984       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7985                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7986       if (JustReplace)
7987         // Just replace this cast with the result.
7988         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7989
7990       assert(Res->getType() == DestTy);
7991       switch (CI.getOpcode()) {
7992       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7993       case Instruction::Trunc:
7994       case Instruction::BitCast:
7995         // Just replace this cast with the result.
7996         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7997       case Instruction::ZExt: {
7998         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7999
8000         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8001         // result.
8002         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8003         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8004           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8005
8006         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8007         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
8008                                                             SrcBitSize));
8009         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8010       }
8011       case Instruction::SExt: {
8012         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8013         // cast with the result.
8014         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8015         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8016           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8017
8018         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8019         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
8020             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
8021                              CI), DestTy);
8022       }
8023       }
8024     }
8025   }
8026   
8027   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8028   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8029
8030   switch (SrcI->getOpcode()) {
8031   case Instruction::Add:
8032   case Instruction::Mul:
8033   case Instruction::And:
8034   case Instruction::Or:
8035   case Instruction::Xor:
8036     // If we are discarding information, rewrite.
8037     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8038       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
8039       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
8040       // only be converting signedness, which is a noop.
8041       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
8042           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
8043           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8044         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
8045         Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
8046         Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
8047         return BinaryOperator::Create(
8048             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8049       }
8050     }
8051
8052     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8053     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8054         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8055         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
8056         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8057       Value *New = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, CI);
8058       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8059     }
8060     break;
8061   case Instruction::SDiv:
8062   case Instruction::UDiv:
8063   case Instruction::SRem:
8064   case Instruction::URem:
8065     // If we are just changing the sign, rewrite.
8066     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
8067       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
8068       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
8069       // only be converting signedness, which is a noop.
8070       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
8071           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8072         Value *Op0c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
8073                                        Op0, DestTy, *SrcI);
8074         Value *Op1c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
8075                                        Op1, DestTy, *SrcI);
8076         return BinaryOperator::Create(
8077           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8078       }
8079     }
8080     break;
8081
8082   case Instruction::Shl:
8083     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
8084     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
8085     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
8086     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
8087     // in the value.
8088     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
8089         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
8090       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
8091           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
8092       Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
8093       Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
8094       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8095     }
8096     break;
8097   case Instruction::AShr:
8098     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
8099     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
8100     // simplifications.
8101     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
8102         isa<ConstantInt>(Op1)) {
8103       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
8104       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
8105         // Insert the new logical shift right.
8106         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
8107       }
8108     }
8109     break;
8110   }
8111   return 0;
8112 }
8113
8114 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8115   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8116     return Result;
8117   
8118   Value *Src = CI.getOperand(0);
8119   const Type *Ty = CI.getType();
8120   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
8121   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8122   
8123   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
8124     switch (SrcI->getOpcode()) {
8125     default: break;
8126     case Instruction::LShr:
8127       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
8128       // are already zeros.
8129       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
8130         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8131         
8132         // Get a mask for the bits shifting in.
8133         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8134         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
8135         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
8136           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8137             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8138
8139           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8140           // shift.
8141           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
8142           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
8143                                        Ty, CI);
8144           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8145         }
8146       } else {     // This is a variable shr.
8147         
8148         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
8149         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
8150         // loop-invariant and CSE'd.
8151         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
8152           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
8153
8154           Value *V = InsertNewInstBefore(
8155               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
8156                                      "tmp"), CI);
8157           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
8158                                                             SrcI->getOperand(0),
8159                                                             "tmp"), CI);
8160           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
8161           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
8162         }
8163       }
8164       break;
8165     }
8166   }
8167   
8168   return 0;
8169 }
8170
8171 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8172 /// in order to eliminate the icmp.
8173 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8174                                              bool DoXform) {
8175   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8176   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8177   // cast to integer to avoid the comparison.
8178   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8179     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8180       
8181     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8182     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8183     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8184         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8185       if (!DoXform) return ICI;
8186
8187       Value *In = ICI->getOperand(0);
8188       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8189                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8190       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8191                                                         In->getName()+".lobit"),
8192                                CI);
8193       if (In->getType() != CI.getType())
8194         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8195                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8196
8197       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8198         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8199         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8200                                                          In->getName()+".not"),
8201                                  CI);
8202       }
8203
8204       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8205     }
8206       
8207       
8208       
8209     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8210     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8211     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8212     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8213     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8214     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8215     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8216     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8217     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8218         // This only works for EQ and NE
8219         ICI->isEquality()) {
8220       // If Op1C some other power of two, convert:
8221       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8222       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8223       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8224       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8225         
8226       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8227       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8228         if (!DoXform) return ICI;
8229
8230         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8231         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8232           // (X&4) == 2 --> false
8233           // (X&4) != 2 --> true
8234           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8235           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8236           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8237         }
8238           
8239         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8240         Value *In = ICI->getOperand(0);
8241         if (ShiftAmt) {
8242           // Perform a logical shr by shiftamt.
8243           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8244           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8245                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8246                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8247         }
8248           
8249         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8250           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8251           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8252           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8253         }
8254           
8255         if (CI.getType() == In->getType())
8256           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8257         else
8258           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8259       }
8260     }
8261   }
8262
8263   return 0;
8264 }
8265
8266 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8267   // If one of the common conversion will work ..
8268   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8269     return Result;
8270
8271   Value *Src = CI.getOperand(0);
8272
8273   // If this is a cast of a cast
8274   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8275     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8276     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8277     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8278     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8279       // Get the sizes of the types involved
8280       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8281       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8282       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8283       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8284       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8285       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8286         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8287         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8288         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8289         Instruction *And = 
8290           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8291         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8292         if (And->getType() != CI.getType()) {
8293           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8294           InsertNewInstBefore(And, CI);
8295           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8296         }
8297         return And;
8298       }
8299     }
8300   }
8301
8302   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8303     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8304
8305   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8306   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8307     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8308     // of the (zext icmp) will be transformed.
8309     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8310     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8311     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8312         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8313          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8314       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8315       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8316       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8317     }
8318   }
8319
8320   return 0;
8321 }
8322
8323 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8324   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8325     return I;
8326   
8327   Value *Src = CI.getOperand(0);
8328   
8329   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8330   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8331     return SelectInst::Create(Src,
8332                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8333                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8334
8335   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8336   // eliminate the trunc/sext pair.
8337   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8338     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8339     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8340     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8341     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8342     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8343
8344     if (OpBits == DestBits) {
8345       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8346       // bits, it is already ready.
8347       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8348         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8349     } else if (OpBits < DestBits) {
8350       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8351       // bits, just sext from i32.
8352       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8353         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8354     } else {
8355       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8356       // bits, just truncate to i32.
8357       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8358         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8359     }
8360   }
8361
8362   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8363   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8364   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8365   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8366   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8367   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8368   //   %a = trunc i32 %i to i8
8369   //   %b = shl i8 %a, 6
8370   //   %c = ashr i8 %b, 6
8371   //   %d = sext i8 %c to i32
8372   // into:
8373   //   %a = shl i32 %i, 30
8374   //   %d = ashr i32 %a, 30
8375   Value *A = 0;
8376   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8377   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8378                         m_ConstantInt(CA))) &&
8379       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8380     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8381     if (I->getType() == CI.getType()) {
8382       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8383       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8384       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8385       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8386       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8387                                                         CI.getName()), CI);
8388       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8389     }
8390   }
8391   
8392   return 0;
8393 }
8394
8395 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8396 /// in the specified FP type without changing its value.
8397 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8398   bool losesInfo;
8399   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8400   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8401   if (!losesInfo)
8402     return ConstantFP::get(F);
8403   return 0;
8404 }
8405
8406 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8407 /// through it until we get the source value.
8408 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8409   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8410     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8411       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8412   
8413   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8414   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8415   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8416   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8417     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8418       return V;  // No constant folding of this.
8419     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8420     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8421       return V;
8422     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8423       return V;  // Won't shrink.
8424     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8425       return V;
8426     // Don't try to shrink to various long double types.
8427   }
8428   
8429   return V;
8430 }
8431
8432 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8433   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8434     return I;
8435   
8436   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8437   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8438   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8439   // many builtins (sqrt, etc).
8440   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8441   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8442     switch (OpI->getOpcode()) {
8443     default: break;
8444     case Instruction::Add:
8445     case Instruction::Sub:
8446     case Instruction::Mul:
8447     case Instruction::FDiv:
8448     case Instruction::FRem:
8449       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8450       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8451       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8452       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8453           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8454         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8455         // If the source types were both smaller than the destination type of
8456         // the cast, do this xform.
8457         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8458             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8459           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8460                                       CI.getType(), CI);
8461           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8462                                       CI.getType(), CI);
8463           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8464         }
8465       }
8466       break;  
8467     }
8468   }
8469   return 0;
8470 }
8471
8472 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8473   return commonCastTransforms(CI);
8474 }
8475
8476 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8477   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8478   if (OpI == 0)
8479     return commonCastTransforms(FI);
8480
8481   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8482   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8483   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8484   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8485   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8486   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8487   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8488       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8489       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8490                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8491     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8492
8493   return commonCastTransforms(FI);
8494 }
8495
8496 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8497   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8498   if (OpI == 0)
8499     return commonCastTransforms(FI);
8500   
8501   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8502   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8503   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8504   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8505   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8506   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8507   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8508       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8509       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8510                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8511     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8512   
8513   return commonCastTransforms(FI);
8514 }
8515
8516 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8517   return commonCastTransforms(CI);
8518 }
8519
8520 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8521   return commonCastTransforms(CI);
8522 }
8523
8524 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8525   return commonPointerCastTransforms(CI);
8526 }
8527
8528 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8529   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8530     return I;
8531   
8532   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8533   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8534
8535   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8536   ConstantInt *Cst;
8537   Value *X;
8538   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8539                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8540     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8541     // is a single-index GEP.
8542     if (X->getType() == CI.getType()) {
8543       // Get the size of the pointee type.
8544       uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8545
8546       // Convert the constant to intptr type.
8547       APInt Offset = Cst->getValue();
8548       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8549
8550       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8551       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8552         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8553         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8554       }
8555     }
8556     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8557     // struct etc.
8558   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8559              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8560     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8561     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8562     
8563     // Get the size of the pointee type.
8564     uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8565     
8566     // Convert the constant to intptr type.
8567     APInt Offset = Cst->getValue();
8568     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8569     
8570     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8571     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8572       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8573       
8574       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8575                                                             "tmp"), CI);
8576       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8577     }
8578   }
8579   return 0;
8580 }
8581
8582 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8583   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8584   // otherwise just apply the common ones.
8585   Value *Src = CI.getOperand(0);
8586   const Type *SrcTy = Src->getType();
8587   const Type *DestTy = CI.getType();
8588
8589   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8590     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8591       return Result;
8592   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8593     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8594       return I;
8595   } else {
8596     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8597       return Result;
8598   }
8599
8600
8601   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8602   // be replaced by the operand.
8603   if (DestTy == Src->getType())
8604     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8605
8606   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8607     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8608     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8609     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8610     
8611     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8612     // required for changing types.
8613     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8614       return 0;
8615     
8616     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8617     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8618     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8619       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8620         return V;
8621     
8622     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8623     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8624     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8625     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8626     unsigned NumZeros = 0;
8627     while (SrcElTy != DstElTy && 
8628            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8629            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8630       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8631       ++NumZeros;
8632     }
8633
8634     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8635     if (SrcElTy == DstElTy) {
8636       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8637       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8638                                        ((Instruction*) NULL));
8639     }
8640   }
8641
8642   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8643     if (SVI->hasOneUse()) {
8644       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8645       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8646       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8647           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8648                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8649           SVI->getType()->getNumElements() ==
8650             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8651         CastInst *Tmp;
8652         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8653         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8654         // us to eliminate at least one cast.
8655         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8656              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8657             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8658              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8659           Value *LHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8660                                         SVI->getOperand(0), DestTy, CI);
8661           Value *RHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8662                                         SVI->getOperand(1), DestTy, CI);
8663           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8664           // know the vector types match #elts.
8665           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8666         }
8667       }
8668     }
8669   }
8670   return 0;
8671 }
8672
8673 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8674 ///   %C = or %A, %B
8675 ///   %D = select %cond, %C, %A
8676 /// into:
8677 ///   %C = select %cond, %B, 0
8678 ///   %D = or %A, %C
8679 ///
8680 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8681 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8682 /// equal the other incoming value of the select.
8683 ///
8684 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8685   switch (I->getOpcode()) {
8686   case Instruction::Add:
8687   case Instruction::Mul:
8688   case Instruction::And:
8689   case Instruction::Or:
8690   case Instruction::Xor:
8691     return 3;              // Can fold through either operand.
8692   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8693   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8694   case Instruction::LShr:
8695   case Instruction::AShr:
8696     return 1;
8697   default:
8698     return 0;              // Cannot fold
8699   }
8700 }
8701
8702 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8703 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8704 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8705   switch (I->getOpcode()) {
8706   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8707   case Instruction::Add:
8708   case Instruction::Sub:
8709   case Instruction::Or:
8710   case Instruction::Xor:
8711   case Instruction::Shl:
8712   case Instruction::LShr:
8713   case Instruction::AShr:
8714     return Constant::getNullValue(I->getType());
8715   case Instruction::And:
8716     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8717   case Instruction::Mul:
8718     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8719   }
8720 }
8721
8722 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8723 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8724 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8725                                           Instruction *FI) {
8726   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8727     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8728     // merge.
8729     if (TI->isCast()) {
8730       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8731         return 0;
8732     } else {
8733       return 0;  // unknown unary op.
8734     }
8735
8736     // Fold this by inserting a select from the input values.
8737     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8738                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8739     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8740     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8741                             TI->getType());
8742   }
8743
8744   // Only handle binary operators here.
8745   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8746     return 0;
8747
8748   // Figure out if the operations have any operands in common.
8749   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8750   bool MatchIsOpZero;
8751   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8752     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8753     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8754     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8755     MatchIsOpZero = true;
8756   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8757     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8758     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8759     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8760     MatchIsOpZero = false;
8761   } else if (!TI->isCommutative()) {
8762     return 0;
8763   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8764     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8765     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8766     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8767     MatchIsOpZero = true;
8768   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8769     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8770     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8771     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8772     MatchIsOpZero = true;
8773   } else {
8774     return 0;
8775   }
8776
8777   // If we reach here, they do have operations in common.
8778   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8779                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8780   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8781
8782   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8783     if (MatchIsOpZero)
8784       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8785     else
8786       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8787   }
8788   assert(0 && "Shouldn't get here");
8789   return 0;
8790 }
8791
8792 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8793 /// ICmpInst as its first operand.
8794 ///
8795 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8796                                                    ICmpInst *ICI) {
8797   bool Changed = false;
8798   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8799   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8800   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8801   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8802   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8803
8804   // Check cases where the comparison is with a constant that
8805   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8806   // place here, so make sure the select is the only user.
8807   if (ICI->hasOneUse())
8808     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8809       switch (Pred) {
8810       default: break;
8811       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8812       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8813         // X < MIN ? T : F  -->  F
8814         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8815           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8816         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8817         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8818         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8819             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8820           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8821           CmpRHS = AdjustedRHS;
8822           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8823           ICI->setPredicate(Pred);
8824           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8825           SI.setOperand(1, TrueVal);
8826           SI.setOperand(2, FalseVal);
8827           Changed = true;
8828         }
8829         break;
8830       }
8831       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8832       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8833         // X > MAX ? T : F  -->  F
8834         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8835           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8836         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8837         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8838         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8839             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8840           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8841           CmpRHS = AdjustedRHS;
8842           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8843           ICI->setPredicate(Pred);
8844           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8845           SI.setOperand(1, TrueVal);
8846           SI.setOperand(2, FalseVal);
8847           Changed = true;
8848         }
8849         break;
8850       }
8851       }
8852
8853       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8854       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8855       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8856       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
8857           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
8858         Pred = ICI->getPredicate();
8859       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
8860                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
8861         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8862       
8863       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8864         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8865         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8866         // cast to integer to avoid the comparison.
8867         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8868     
8869         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8870         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8871         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8872             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8873           Value *In = ICI->getOperand(0);
8874           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8875                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8876           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8877                                                           In->getName()+".lobit"),
8878                                    *ICI);
8879           if (In->getType() != SI.getType())
8880             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8881                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8882     
8883           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8884             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8885                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8886     
8887           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8888         }
8889       }
8890     }
8891
8892   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8893     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8894     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8895       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8896     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8897     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8898       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8899     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8900
8901   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8902     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8903     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8904       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8905     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8906     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8907       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8908     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8909   }
8910
8911   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8912
8913   return Changed ? &SI : 0;
8914 }
8915
8916 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8917   Value *CondVal = SI.getCondition();
8918   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8919   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8920
8921   // select true, X, Y  -> X
8922   // select false, X, Y -> Y
8923   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8924     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8925
8926   // select C, X, X -> X
8927   if (TrueVal == FalseVal)
8928     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8929
8930   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8931     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8932   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8933     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8934   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8935     if (isa<Constant>(TrueVal))
8936       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8937     else
8938       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8939   }
8940
8941   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8942     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8943       if (C->getZExtValue()) {
8944         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8945         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8946       } else {
8947         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8948         Value *NotCond =
8949           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8950                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8951         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8952       }
8953     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8954       if (C->getZExtValue() == false) {
8955         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8956         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8957       } else {
8958         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8959         Value *NotCond =
8960           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8961                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8962         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8963       }
8964     }
8965     
8966     // select a, b, a  -> a&b
8967     // select a, a, b  -> a|b
8968     if (CondVal == TrueVal)
8969       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8970     else if (CondVal == FalseVal)
8971       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8972   }
8973
8974   // Selecting between two integer constants?
8975   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8976     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8977       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8978       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8979         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8980       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8981         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8982         Value *NotCond =
8983           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8984                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8985         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8986       }
8987
8988       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8989
8990         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8991         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8992           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8993             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8994               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8995               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8996               Value *X = IC->getOperand(0);
8997               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8998               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8999               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
9000                                                         ShAmt, "ones");
9001               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
9002
9003               // Then cast to the appropriate width.
9004               return CastInst::CreateIntegerCast(SRA, SI.getType(), true);
9005             }
9006           }
9007
9008
9009         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9010         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9011         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9012         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9013         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9014           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9015               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9016             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9017               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9018                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9019                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9020                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9021                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9022                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9023                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9024                 // true or false val is the zero.
9025                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9026                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9027                 Value *V = ICA;
9028                 if (ShouldNotVal)
9029                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9030                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9031                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9032               }
9033       }
9034     }
9035
9036   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9037   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9038     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9039       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9040       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9041         // This is not safe in general for floating point:  
9042         // consider X== -0, Y== +0.
9043         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9044         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9045         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9046               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9047             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9048              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9049         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9050       }
9051       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9052       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9053         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9054       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9055
9056     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9057       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9058       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9059         // This is not safe in general for floating point:  
9060         // consider X== -0, Y== +0.
9061         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9062         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9063         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9064               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9065             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9066              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9067           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9068       }
9069       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9070       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9071         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9072       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9073     }
9074     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9075   }
9076
9077   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9078   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9079     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9080       return Result;
9081
9082   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9083     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9084       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9085         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9086
9087         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9088         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9089           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9090             return IV;
9091
9092         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9093         // even legal for FP.
9094         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9095             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
9096           AddOp = FI; SubOp = TI;
9097         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9098                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
9099           AddOp = TI; SubOp = FI;
9100         }
9101
9102         if (AddOp) {
9103           Value *OtherAddOp = 0;
9104           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9105             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9106           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9107             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9108           }
9109
9110           if (OtherAddOp) {
9111             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9112             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9113             Value *NegVal;  // Compute -Z
9114             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9115               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9116             } else {
9117               NegVal = InsertNewInstBefore(
9118                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
9119             }
9120
9121             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9122             Value *NewFalseOp = NegVal;
9123             if (AddOp != TI)
9124               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9125             Instruction *NewSel =
9126               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9127                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9128
9129             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9130             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9131           }
9132         }
9133       }
9134
9135   // See if we can fold the select into one of our operands.
9136   if (SI.getType()->isInteger()) {
9137     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9138     // transformation we are doing here.
9139     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9140       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9141           !isa<Constant>(FalseVal))
9142         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9143           unsigned OpToFold = 0;
9144           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9145             OpToFold = 1;
9146           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9147             OpToFold = 2;
9148           }
9149
9150           if (OpToFold) {
9151             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
9152             Instruction *NewSel =
9153               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
9154                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
9155             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9156             NewSel->takeName(TVI);
9157             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9158               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9159             else {
9160               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9161             }
9162           }
9163         }
9164
9165     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9166       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9167           !isa<Constant>(TrueVal))
9168         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9169           unsigned OpToFold = 0;
9170           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9171             OpToFold = 1;
9172           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9173             OpToFold = 2;
9174           }
9175
9176           if (OpToFold) {
9177             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
9178             Instruction *NewSel =
9179               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
9180                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
9181             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9182             NewSel->takeName(FVI);
9183             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9184               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9185             else
9186               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9187           }
9188         }
9189   }
9190
9191   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9192     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9193     SI.setOperand(1, FalseVal);
9194     SI.setOperand(2, TrueVal);
9195     return &SI;
9196   }
9197
9198   return 0;
9199 }
9200
9201 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9202 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9203 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9204 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9205 /// their preferred alignment from the beginning.
9206 ///
9207 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9208                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9209
9210   User *U = dyn_cast<User>(V);
9211   if (!U) return Align;
9212
9213   switch (getOpcode(U)) {
9214   default: break;
9215   case Instruction::BitCast:
9216     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9217   case Instruction::GetElementPtr: {
9218     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9219     bool AllZeroOperands = true;
9220     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9221       if (!isa<Constant>(*i) ||
9222           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9223         AllZeroOperands = false;
9224         break;
9225       }
9226
9227     if (AllZeroOperands) {
9228       // Treat this like a bitcast.
9229       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9230     }
9231     break;
9232   }
9233   }
9234
9235   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9236     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9237     // of the global.
9238     if (!GV->isDeclaration()) {
9239       GV->setAlignment(PrefAlign);
9240       Align = PrefAlign;
9241     }
9242   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9243     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9244     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9245     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9246       AI->setAlignment(PrefAlign);
9247       Align = PrefAlign;
9248     }
9249   }
9250
9251   return Align;
9252 }
9253
9254 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9255 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9256 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9257 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9258 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9259                                                   unsigned PrefAlign) {
9260   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9261                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9262   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9263   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9264   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9265   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9266   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9267
9268   if (PrefAlign > Align)
9269     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9270   
9271     // We don't need to make any adjustment.
9272   return Align;
9273 }
9274
9275 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9276   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9277   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9278   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9279   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9280
9281   if (CopyAlign < MinAlign) {
9282     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9283     return MI;
9284   }
9285   
9286   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9287   // load/store.
9288   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9289   if (MemOpLength == 0) return 0;
9290   
9291   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9292   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9293   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9294   // case.
9295   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9296   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9297   
9298   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9299     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9300   
9301   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9302   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9303   
9304   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9305   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9306   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9307   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9308   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9309   // integer datatype.
9310   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9311     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9312     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9313       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9314       // down through these levels if so.
9315       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9316         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9317           if (STy->getNumElements() == 1)
9318             SrcETy = STy->getElementType(0);
9319           else
9320             break;
9321         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9322           if (ATy->getNumElements() == 1)
9323             SrcETy = ATy->getElementType();
9324           else
9325             break;
9326         } else
9327           break;
9328       }
9329       
9330       if (SrcETy->isSingleValueType())
9331         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9332     }
9333   }
9334   
9335   
9336   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9337   // infer, use it.
9338   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9339   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9340   
9341   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9342   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9343   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9344   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9345   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9346
9347   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9348   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9349   return MI;
9350 }
9351
9352 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9353   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9354   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9355     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9356     return MI;
9357   }
9358   
9359   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9360   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9361   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9362   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9363     return 0;
9364   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9365   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9366   
9367   // If the length is zero, this is a no-op
9368   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9369   
9370   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9371   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9372     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9373     
9374     Value *Dest = MI->getDest();
9375     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9376
9377     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9378     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9379     
9380     // Extract the fill value and store.
9381     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9382     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9383                                       Alignment), *MI);
9384     
9385     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9386     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9387     return MI;
9388   }
9389
9390   return 0;
9391 }
9392
9393
9394 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9395 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9396 /// the heavy lifting.
9397 ///
9398 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9399   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9400   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9401   
9402   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9403   // visitCallSite.
9404   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9405     bool Changed = false;
9406
9407     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9408     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9409       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9410
9411       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9412         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9413           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9414           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9415           // alignment is sufficient.
9416         }
9417     }
9418
9419     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9420     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9421     // into a call to memcpy.
9422     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9423       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9424         if (GVSrc->isConstant()) {
9425           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9426           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9427           const Type *Tys[1];
9428           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9429           CI.setOperand(0, 
9430                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9431           Changed = true;
9432         }
9433
9434       // memmove(x,x,size) -> noop.
9435       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9436         return EraseInstFromFunction(CI);
9437     }
9438
9439     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9440     // set, update the alignment.
9441     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9442       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9443         return I;
9444     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9445       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9446         return I;
9447     }
9448           
9449     if (Changed) return II;
9450   }
9451   
9452   switch (II->getIntrinsicID()) {
9453   default: break;
9454   case Intrinsic::bswap:
9455     // bswap(bswap(x)) -> x
9456     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9457       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9458         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9459     break;
9460   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9461   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9462   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9463   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9464   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9465     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9466     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9467     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9468       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9469                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9470                                        CI);
9471       return new LoadInst(Ptr);
9472     }
9473     break;
9474   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9475   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9476     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9477     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9478       const Type *OpPtrTy = 
9479         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9480       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9481       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9482     }
9483     break;
9484   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9485   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9486   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9487     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9488     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9489       const Type *OpPtrTy = 
9490         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9491       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9492       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9493     }
9494     break;
9495     
9496   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9497     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9498     // we can simplify the input based on that, do so now.
9499     unsigned VWidth =
9500       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9501     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9502     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9503     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9504                                               UndefElts)) {
9505       II->setOperand(1, V);
9506       return II;
9507     }
9508     break;
9509   }
9510     
9511   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9512     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9513     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9514       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9515       
9516       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9517       bool AllEltsOk = true;
9518       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9519         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9520             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9521           AllEltsOk = false;
9522           break;
9523         }
9524       }
9525       
9526       if (AllEltsOk) {
9527         // Cast the input vectors to byte vectors.
9528         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9529         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9530         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9531         
9532         // Only extract each element once.
9533         Value *ExtractedElts[32];
9534         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9535         
9536         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9537           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9538             continue;
9539           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9540           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9541           
9542           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9543             Instruction *Elt = 
9544               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9545             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9546             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9547           }
9548         
9549           // Insert this value into the result vector.
9550           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9551                                              i, "tmp");
9552           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9553         }
9554         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9555       }
9556     }
9557     break;
9558
9559   case Intrinsic::stackrestore: {
9560     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9561     // happen when variable allocas are DCE'd.
9562     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9563       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9564         BasicBlock::iterator BI = SS;
9565         if (&*++BI == II)
9566           return EraseInstFromFunction(CI);
9567       }
9568     }
9569     
9570     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9571     // same block without an intervening call/alloca.
9572     BasicBlock::iterator BI = II;
9573     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9574     bool CannotRemove = false;
9575     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9576       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9577         CannotRemove = true;
9578         break;
9579       }
9580       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9581         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9582           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9583           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9584             return EraseInstFromFunction(CI);
9585           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9586         } else {
9587           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9588           // restore.
9589           CannotRemove = true;
9590           break;
9591         }
9592       }
9593     }
9594     
9595     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9596     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9597     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9598       return EraseInstFromFunction(CI);
9599     break;
9600   }
9601   }
9602
9603   return visitCallSite(II);
9604 }
9605
9606 // InvokeInst simplification
9607 //
9608 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9609   return visitCallSite(&II);
9610 }
9611
9612 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9613 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9614 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9615                                          const CastInst * const CI,
9616                                          const TargetData * const TD,
9617                                          const int ix) {
9618   if (!CI->isLosslessCast())
9619     return false;
9620
9621   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9622   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9623   // passed explicitly we could avoid this check.
9624   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9625     return true;
9626
9627   const Type* SrcTy = 
9628             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9629   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9630   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9631     return false;
9632   if (TD->getTypePaddedSize(SrcTy) != TD->getTypePaddedSize(DstTy))
9633     return false;
9634   return true;
9635 }
9636
9637 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9638 //
9639 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9640   bool Changed = false;
9641
9642   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9643   // to the arguments of the call/invoke.
9644   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9645
9646   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9647
9648   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9649     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9650       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9651       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9652       // be unreachable, as the call is undefined.
9653       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9654                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9655                                     OldCall);
9656       if (!OldCall->use_empty())
9657         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9658       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9659         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9660       return 0;
9661     }
9662
9663   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9664     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9665     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9666     // that we can't modify the CFG here.
9667     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9668                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9669                   CS.getInstruction());
9670
9671     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9672       CS.getInstruction()->
9673         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9674
9675     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9676       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9677       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9678                          ConstantInt::getTrue(), II);
9679     }
9680     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9681   }
9682
9683   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9684     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9685       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9686         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9687
9688   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9689   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9690   if (FTy->isVarArg()) {
9691     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9692     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9693     // the call.
9694     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9695            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9696       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9697       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9698         *I = CI->getOperand(0);
9699         Changed = true;
9700       }
9701     }
9702   }
9703
9704   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9705     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9706     CS.setDoesNotThrow();
9707     Changed = true;
9708   }
9709
9710   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9711 }
9712
9713 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9714 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9715 //
9716 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9717   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9718   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9719   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9720       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9721     return false;
9722   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9723   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9724   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9725
9726   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9727   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9728   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9729   //
9730   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9731   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9732   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9733
9734   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9735     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9736
9737   // Check to see if we are changing the return type...
9738   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9739     if (Callee->isDeclaration() &&
9740         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9741         // a pointer to an integer of the same size.
9742         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9743           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9744       return false;   // Cannot transform this return value.
9745
9746     if (!Caller->use_empty() &&
9747         // void -> non-void is handled specially
9748         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9749       return false;   // Cannot transform this return value.
9750
9751     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9752       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9753       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9754         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9755     }
9756
9757     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9758     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9759     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9760     // the critical edge).  Bail out in this case.
9761     if (!Caller->use_empty())
9762       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9763         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9764              UI != E; ++UI)
9765           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9766             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9767                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9768               return false;
9769   }
9770
9771   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9772   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9773
9774   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9775   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9776     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9777     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9778
9779     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9780       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9781
9782     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9783         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9784       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9785
9786     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9787     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9788     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9789       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9790        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9791     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9792   }
9793
9794   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9795       Callee->isDeclaration())
9796     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9797
9798   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9799       !CallerPAL.isEmpty())
9800     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9801     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9802     // that are compatible with being a vararg call argument.
9803     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9804       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9805         break;
9806       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9807       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9808         return false;
9809     }
9810
9811   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9812   // inserting cast instructions as necessary...
9813   std::vector<Value*> Args;
9814   Args.reserve(NumActualArgs);
9815   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9816   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9817
9818   // Get any return attributes.
9819   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9820
9821   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9822   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9823   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9824
9825   // Add the new return attributes.
9826   if (RAttrs)
9827     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9828
9829   AI = CS.arg_begin();
9830   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9831     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9832     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9833       Args.push_back(*AI);
9834     } else {
9835       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9836           false, ParamTy, false);
9837       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9838       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9839     }
9840
9841     // Add any parameter attributes.
9842     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9843       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9844   }
9845
9846   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9847   // now...
9848   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9849     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9850
9851   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9852   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9853     if (!FT->isVarArg()) {
9854       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9855            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9856     } else {
9857       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9858       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9859         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9860         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9861           // Must promote to pass through va_arg area!
9862           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9863                                                                 PTy, false);
9864           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9865           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9866           Args.push_back(Cast);
9867         } else {
9868           Args.push_back(*AI);
9869         }
9870
9871         // Add any parameter attributes.
9872         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9873           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9874       }
9875     }
9876   }
9877
9878   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9879     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9880
9881   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9882     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9883
9884   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9885
9886   Instruction *NC;
9887   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9888     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9889                             Args.begin(), Args.end(),
9890                             Caller->getName(), Caller);
9891     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9892     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9893   } else {
9894     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9895                           Caller->getName(), Caller);
9896     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9897     if (CI->isTailCall())
9898       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9899     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9900     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9901   }
9902
9903   // Insert a cast of the return type as necessary.
9904   Value *NV = NC;
9905   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9906     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9907       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9908                                                             OldRetTy, false);
9909       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9910
9911       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9912       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9913       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9914         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9915         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9916       } else {
9917         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9918         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9919       }
9920       AddUsersToWorkList(*Caller);
9921     } else {
9922       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9923     }
9924   }
9925
9926   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9927     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9928   Caller->eraseFromParent();
9929   RemoveFromWorkList(Caller);
9930   return true;
9931 }
9932
9933 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9934 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9935 //
9936 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9937   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9938   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9939   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9940   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9941
9942   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9943   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9944   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9945     return 0;
9946
9947   IntrinsicInst *Tramp =
9948     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9949
9950   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9951   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9952   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9953
9954   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9955   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9956     unsigned NestIdx = 1;
9957     const Type *NestTy = 0;
9958     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9959
9960     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9961     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9962          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9963       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9964         // Record the parameter type and any other attributes.
9965         NestTy = *I;
9966         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9967         break;
9968       }
9969
9970     if (NestTy) {
9971       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9972       std::vector<Value*> NewArgs;
9973       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9974
9975       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9976       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9977
9978       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9979       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9980
9981       // Add any result attributes.
9982       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9983         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9984
9985       {
9986         unsigned Idx = 1;
9987         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9988         do {
9989           if (Idx == NestIdx) {
9990             // Add the chain argument and attributes.
9991             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9992             if (NestVal->getType() != NestTy)
9993               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9994             NewArgs.push_back(NestVal);
9995             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9996           }
9997
9998           if (I == E)
9999             break;
10000
10001           // Add the original argument and attributes.
10002           NewArgs.push_back(*I);
10003           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10004             NewAttrs.push_back
10005               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10006
10007           ++Idx, ++I;
10008         } while (1);
10009       }
10010
10011       // Add any function attributes.
10012       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10013         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10014
10015       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10016       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10017       // with the chain parameter inserted.
10018
10019       std::vector<const Type*> NewTypes;
10020       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10021
10022       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10023       // mean appending it.
10024       {
10025         unsigned Idx = 1;
10026         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10027           E = FTy->param_end();
10028
10029         do {
10030           if (Idx == NestIdx)
10031             // Add the chain's type.
10032             NewTypes.push_back(NestTy);
10033
10034           if (I == E)
10035             break;
10036
10037           // Add the original type.
10038           NewTypes.push_back(*I);
10039
10040           ++Idx, ++I;
10041         } while (1);
10042       }
10043
10044       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10045       // code sort out any function type mismatches.
10046       FunctionType *NewFTy =
10047         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
10048       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10049         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
10050       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
10051
10052       Instruction *NewCaller;
10053       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10054         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10055                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10056                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10057                                        Caller->getName(), Caller);
10058         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10059         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10060       } else {
10061         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10062                                      Caller->getName(), Caller);
10063         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10064           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10065         cast<CallInst>(NewCaller)->
10066           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10067         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10068       }
10069       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
10070         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10071       Caller->eraseFromParent();
10072       RemoveFromWorkList(Caller);
10073       return 0;
10074     }
10075   }
10076
10077   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10078   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10079   // code sort out any function type mismatches.
10080   Constant *NewCallee =
10081     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10082   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10083   return CS.getInstruction();
10084 }
10085
10086 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
10087 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
10088 /// and a single binop.
10089 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10090   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10091   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10092   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10093   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10094   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10095     
10096   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10097   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10098   
10099   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10100   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10101   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10102     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10103     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10104         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10105         // types or GEP's with different index types.
10106         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10107         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10108       return 0;
10109
10110     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10111     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10112       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10113           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10114         return 0;
10115     
10116     // Keep track of which operand needs a phi node.
10117     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10118     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10119   }
10120   
10121   // Otherwise, this is safe to transform!
10122   
10123   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10124   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10125   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10126   if (LHSVal == 0) {
10127     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10128                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10129     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10130     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10131     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10132     LHSVal = NewLHS;
10133   }
10134   
10135   if (RHSVal == 0) {
10136     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10137                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10138     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10139     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10140     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10141     RHSVal = NewRHS;
10142   }
10143   
10144   // Add all operands to the new PHIs.
10145   if (NewLHS || NewRHS) {
10146     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10147       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10148       if (NewLHS) {
10149         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10150         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10151       }
10152       if (NewRHS) {
10153         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10154         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10155       }
10156     }
10157   }
10158     
10159   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10160     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10161   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10162   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal,
10163                          RHSVal);
10164 }
10165
10166 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10167   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10168   
10169   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10170                                         FirstInst->op_end());
10171   
10172   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10173   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10174   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10175     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10176     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10177       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10178       return 0;
10179
10180     // Compare the operand lists.
10181     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10182       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10183         continue;
10184       
10185       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10186       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10187       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10188       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10189       // for struct indices, which must always be constant.
10190       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10191           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10192         return 0;
10193       
10194       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10195         return 0;
10196       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10197     }
10198   }
10199   
10200   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10201   // that is variable.
10202   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10203   
10204   bool HasAnyPHIs = false;
10205   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10206     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10207     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10208     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10209                                      FirstOp->getName()+".pn");
10210     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10211     
10212     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10213     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10214     OperandPhis[i] = NewPN;
10215     FixedOperands[i] = NewPN;
10216     HasAnyPHIs = true;
10217   }
10218
10219   
10220   // Add all operands to the new PHIs.
10221   if (HasAnyPHIs) {
10222     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10223       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10224       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10225       
10226       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10227         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10228           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10229     }
10230   }
10231   
10232   Value *Base = FixedOperands[0];
10233   return GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10234                                    FixedOperands.end());
10235 }
10236
10237
10238 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
10239 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
10240 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
10241 /// block it is in.
10242 ///
10243 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10244 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10245 /// to a register.
10246 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
10247   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10248   
10249   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10250     if (BBI->mayWriteToMemory())
10251       return false;
10252   
10253   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10254   // profitable to do this xform.
10255   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10256     bool isAddressTaken = false;
10257     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10258          UI != E; ++UI) {
10259       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10260       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10261         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10262         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10263       }
10264       isAddressTaken = true;
10265       break;
10266     }
10267     
10268     if (!isAddressTaken)
10269       return false;
10270   }
10271   
10272   return true;
10273 }
10274
10275
10276 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10277 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10278 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10279 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10280   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10281
10282   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10283   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10284   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10285   // code size and simplifying code.
10286   Constant *ConstantOp = 0;
10287   const Type *CastSrcTy = 0;
10288   bool isVolatile = false;
10289   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10290     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10291   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10292     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10293     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10294     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10295     if (ConstantOp == 0)
10296       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10297   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10298     isVolatile = LI->isVolatile();
10299     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10300     // load and the PHI.
10301     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10302         !isSafeToSinkLoad(LI))
10303       return 0;
10304     
10305     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10306     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10307     // the path through the other successor.
10308     if (isVolatile &&
10309         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10310       return 0;
10311     
10312   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10313     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10314   } else {
10315     return 0;  // Cannot fold this operation.
10316   }
10317
10318   // Check to see if all arguments are the same operation.
10319   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10320     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10321     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10322     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10323       return 0;
10324     if (CastSrcTy) {
10325       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10326         return 0;  // Cast operation must match.
10327     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10328       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10329       // the load and the PHI.
10330       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10331           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10332           !isSafeToSinkLoad(LI))
10333         return 0;
10334       
10335       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10336       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10337       // the path through the other successor.
10338       if (isVolatile &&
10339           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10340         return 0;
10341
10342       
10343     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10344       return 0;
10345     }
10346   }
10347
10348   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10349   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10350   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10351                                    PN.getName()+".in");
10352   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10353
10354   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10355   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10356
10357   // Add all operands to the new PHI.
10358   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10359     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10360     if (NewInVal != InVal)
10361       InVal = 0;
10362     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10363   }
10364
10365   Value *PhiVal;
10366   if (InVal) {
10367     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10368     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10369     PhiVal = InVal;
10370     delete NewPN;
10371   } else {
10372     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10373     PhiVal = NewPN;
10374   }
10375
10376   // Insert and return the new operation.
10377   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10378     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10379   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10380     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10381   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10382     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10383                            PhiVal, ConstantOp);
10384   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10385   
10386   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10387   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10388   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10389   if (isVolatile)
10390     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10391       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10392   
10393   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10394 }
10395
10396 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10397 /// that is dead.
10398 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10399                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10400   if (PN->use_empty()) return true;
10401   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10402
10403   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10404   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10405     return true;
10406   
10407   // Don't scan crazily complex things.
10408   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10409     return false;
10410
10411   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10412     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10413
10414   return false;
10415 }
10416
10417 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10418 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10419 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10420 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10421                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10422   // See if we already saw this PHI node.
10423   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10424     return true;
10425   
10426   // Don't scan crazily complex things.
10427   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10428     return false;
10429  
10430   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10431   // the value.
10432   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10433     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10434     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10435       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10436         return false;
10437     } else if (Op != NonPhiInVal)
10438       return false;
10439   }
10440   
10441   return true;
10442 }
10443
10444
10445 // PHINode simplification
10446 //
10447 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10448   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10449   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10450   
10451   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10452     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10453
10454   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10455   // reducing code size.
10456   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10457       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10458       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10459       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10460       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10461       // than themselves more than once.
10462       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10463     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10464       return Result;
10465
10466   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10467   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10468   // PHI)... break the cycle.
10469   if (PN.hasOneUse()) {
10470     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10471     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10472       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10473       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10474       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10475         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10476     }
10477    
10478     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10479     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10480     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10481     // common case here is good because the only other things that catch this
10482     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10483     // late.
10484     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10485         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10486         PHIUser->use_back() == &PN) {
10487       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10488     }
10489   }
10490
10491   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10492   // same value, for example:
10493   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10494   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10495   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10496   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10497   {
10498     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10499     // Scan for the first non-phi operand.
10500     while (InValNo != NumOperandVals && 
10501            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10502       ++InValNo;
10503
10504     if (InValNo != NumOperandVals) {
10505       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10506       
10507       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10508       // there is no need to recursively scan other phis.
10509       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10510         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10511         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10512           break;
10513       }
10514       
10515       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10516       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10517       // the value.
10518       if (InValNo == NumOperandVals) {
10519         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10520         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10521           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10522       }
10523     }
10524   }
10525   return 0;
10526 }
10527
10528 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10529                                    Instruction *InsertPoint,
10530                                    InstCombiner *IC) {
10531   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10532   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10533   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10534   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10535   // used for address computation.
10536   Instruction::CastOps opcode = 
10537      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10538       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10539   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10540 }
10541
10542
10543 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10544   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10545   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10546   // If so, eliminate the noop.
10547   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10548     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10549
10550   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10551     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10552
10553   bool HasZeroPointerIndex = false;
10554   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10555     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10556
10557   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10558     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10559
10560   // Eliminate unneeded casts for indices.
10561   bool MadeChange = false;
10562   
10563   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10564   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10565        i != e; ++i, ++GTI) {
10566     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10567       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10568         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10569             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10570           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10571           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10572           // is a 32-bit pointer target.
10573           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10574             MadeChange = true;
10575             *i = CI->getOperand(0);
10576           }
10577         }
10578       }
10579       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10580       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10581       // If the incoming value needs a cast instruction,
10582       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10583       // obvious.
10584       Value *Op = *i;
10585       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10586         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10587           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10588           MadeChange = true;
10589         } else {
10590           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10591                                 GEP);
10592           *i = Op;
10593           MadeChange = true;
10594         }
10595       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10596         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10597           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10598           MadeChange = true;
10599         } else {
10600           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10601                                 GEP);
10602           *i = Op;
10603           MadeChange = true;
10604         }
10605       }
10606     }
10607   }
10608   if (MadeChange) return &GEP;
10609
10610   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10611   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10612   // getelementptr instructions into a single instruction.
10613   //
10614   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10615   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10616     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10617
10618   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10619     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10620     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10621     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10622     //
10623     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10624         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10625       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10626
10627     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10628
10629     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10630     bool EndsWithSequential = false;
10631     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10632            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10633       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10634
10635     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10636     if (EndsWithSequential) {
10637       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10638       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10639       //
10640       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10641       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10642         Sum = GO1;
10643       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10644         Sum = SO1;
10645       } else {
10646         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10647         // target's pointer size.
10648         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10649           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10650             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10651           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10652             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10653           } else {
10654             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10655             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10656               // Convert GO1 to SO1's type.
10657               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10658
10659             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10660               // Convert SO1 to GO1's type.
10661               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10662             } else {
10663               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10664               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10665               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10666             }
10667           }
10668         }
10669         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10670           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10671         else {
10672           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10673           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10674         }
10675       }
10676
10677       // Recycle the GEP we already have if possible.
10678       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10679         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10680         GEP.setOperand(1, Sum);
10681         return &GEP;
10682       } else {
10683         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10684                        SrcGEPOperands.end()-1);
10685         Indices.push_back(Sum);
10686         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10687       }
10688     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10689                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10690                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10691       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10692       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10693                      SrcGEPOperands.end());
10694       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10695     }
10696
10697     if (!Indices.empty())
10698       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10699                                        Indices.end(), GEP.getName());
10700
10701   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10702     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10703     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10704
10705     // Scan for nonconstants...
10706     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10707     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10708     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10709       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10710
10711     if (I == E) {  // If they are all constants...
10712       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10713                                                     &Indices[0],Indices.size());
10714
10715       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10716       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10717     }
10718   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10719     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10720       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10721     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10722       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10723       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10724       //
10725       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10726       //
10727       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10728       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10729       if (const ArrayType *XATy =
10730           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10731         if (const ArrayType *CATy =
10732             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10733           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10734             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10735             // to an array of the same type as the destination pointer
10736             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10737             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10738             GEP.setOperand(0, X);
10739             return &GEP;
10740           }
10741     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10742       // Transform things like:
10743       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10744       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10745       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10746       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10747       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10748           TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10749           TD->getTypePaddedSize(ResElTy)) {
10750         Value *Idx[2];
10751         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10752         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10753         Value *V = InsertNewInstBefore(
10754                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10755         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10756         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10757       }
10758       
10759       // Transform things like:
10760       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10761       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10762       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10763       
10764       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10765         uint64_t ArrayEltSize =
10766             TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10767         
10768         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10769         // allow either a mul, shift, or constant here.
10770         Value *NewIdx = 0;
10771         ConstantInt *Scale = 0;
10772         if (ArrayEltSize == 1) {
10773           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10774           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10775         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10776           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10777           Scale = CI;
10778         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10779           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10780               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10781             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10782             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10783             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10784             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10785           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10786                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10787             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10788             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10789           }
10790         }
10791         
10792         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10793         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10794         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10795         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10796         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10797             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10798           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10799                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10800           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10801             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10802                                                        false /*ZExt*/);
10803             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10804             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10805           }
10806
10807           // Insert the new GEP instruction.
10808           Value *Idx[2];
10809           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10810           Idx[1] = NewIdx;
10811           Instruction *NewGEP =
10812             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10813           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10814           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10815           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10816         }
10817       }
10818     }
10819   }
10820   
10821   /// See if we can simplify:
10822   ///   X = bitcast A to B*
10823   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
10824   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
10825   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
10826   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
10827     if (!isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
10828       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
10829       // a constant back from EmitGEPOffset.
10830       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, GEP, *this));
10831       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
10832       
10833       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
10834       // with a bitcast of the real input to the dest type.
10835       if (Offset == 0) {
10836         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10837         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10838         if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10839           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10840           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10841             if (I != BCI) {
10842               I->takeName(BCI);
10843               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10844               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10845             }
10846             return &GEP;
10847           }
10848         }
10849         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10850       }
10851       
10852       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
10853       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
10854       // GEP.
10855       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
10856       const Type *InTy =
10857         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10858       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD)) {
10859         Instruction *NGEP =
10860            GetElementPtrInst::Create(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
10861                                      NewIndices.end());
10862         if (NGEP->getType() == GEP.getType()) return NGEP;
10863         InsertNewInstBefore(NGEP, GEP);
10864         NGEP->takeName(&GEP);
10865         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
10866       }
10867     }
10868   }    
10869     
10870   return 0;
10871 }
10872
10873 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10874   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10875   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10876     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10877       const Type *NewTy = 
10878         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10879       AllocationInst *New = 0;
10880
10881       // Create and insert the replacement instruction...
10882       if (isa<MallocInst>(AI))
10883         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10884       else {
10885         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10886         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10887       }
10888
10889       InsertNewInstBefore(New, AI);
10890
10891       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10892       // allocas if possible...
10893       //
10894       BasicBlock::iterator It = New;
10895       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10896
10897       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10898       // insert our getelementptr instruction...
10899       //
10900       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10901       Value *Idx[2];
10902       Idx[0] = NullIdx;
10903       Idx[1] = NullIdx;
10904       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10905                                            New->getName()+".sub", It);
10906
10907       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10908       // allocation.
10909       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10910     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10911       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10912     }
10913   }
10914
10915   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
10916     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10917     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10918     // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10919     if (TD->getTypePaddedSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10920       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10921
10922     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
10923     if (AI.getAlignment() == 0)
10924       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
10925   }
10926
10927   return 0;
10928 }
10929
10930 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10931   Value *Op = FI.getOperand(0);
10932
10933   // free undef -> unreachable.
10934   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10935     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10936     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10937                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10938     return EraseInstFromFunction(FI);
10939   }
10940   
10941   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10942   // when lots of inlining happens.
10943   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10944     return EraseInstFromFunction(FI);
10945   
10946   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10947   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10948     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10949     return &FI;
10950   }
10951   
10952   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10953   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10954     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10955       AddToWorkList(GEPI);
10956       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10957       return &FI;
10958     }
10959   }
10960   
10961   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10962   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10963     if (MI->hasOneUse()) {
10964       EraseInstFromFunction(FI);
10965       return EraseInstFromFunction(*MI);
10966     }
10967
10968   return 0;
10969 }
10970
10971
10972 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10973 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10974                                         const TargetData *TD) {
10975   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10976   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10977
10978   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10979     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10980     // directly if string length is small enough.
10981     std::string Str;
10982     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10983       unsigned len = Str.length();
10984       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10985       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10986       // Replace LI with immediate integer store.
10987       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10988         APInt StrVal(numBits, 0);
10989         APInt SingleChar(numBits, 0);
10990         if (TD->isLittleEndian()) {
10991           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10992             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10993             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10994           }
10995         } else {
10996           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10997             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10998             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10999           }
11000           // Append NULL at the end.
11001           SingleChar = 0;
11002           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11003         }
11004         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
11005         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
11006       }
11007     }
11008   }
11009
11010   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11011   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11012   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11013
11014     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11015     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11016       return 0;
11017
11018     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11019
11020     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
11021          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11022       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11023       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11024       // constants.
11025       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11026         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11027           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11028             Value *Idxs[2];
11029             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11030             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11031             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11032             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11033           }
11034
11035       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
11036             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11037           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11038           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11039           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11040           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11041                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11042
11043         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11044         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11045         // the result of the loaded value.
11046         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
11047                                                              CI->getName(),
11048                                                          LI.isVolatile()),LI);
11049         // Now cast the result of the load.
11050         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11051       }
11052     }
11053   }
11054   return 0;
11055 }
11056
11057 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
11058 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
11059 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
11060 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
11061 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
11062   // If it is an alloca it is always safe to load from.
11063   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
11064
11065   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
11066   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
11067     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
11068     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
11069
11070   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
11071   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
11072   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
11073   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
11074   // the load entirely).
11075   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
11076
11077   while (BBI != E) {
11078     --BBI;
11079
11080     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
11081     // marked invalid.
11082     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
11083       return false;
11084     
11085     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11086       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
11087     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11088       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
11089     }
11090
11091   }
11092   return false;
11093 }
11094
11095 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11096   Value *Op = LI.getOperand(0);
11097
11098   // Attempt to improve the alignment.
11099   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
11100   if (KnownAlign >
11101       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11102                                 LI.getAlignment()))
11103     LI.setAlignment(KnownAlign);
11104
11105   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
11106   if (isa<CastInst>(Op))
11107     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11108       return Res;
11109
11110   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11111   if (LI.isVolatile()) return 0;
11112   
11113   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11114   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11115   // separated by a few arithmetic operations.
11116   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11117   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11118     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11119
11120   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11121     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11122     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11123     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
11124         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
11125       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11126       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11127       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11128       // CFG.
11129       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11130                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11131       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11132     }
11133   } 
11134
11135   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
11136     // load null/undef -> undef
11137     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11138     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
11139         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
11140       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11141       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11142       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11143       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11144                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11145       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11146     }
11147
11148     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
11149     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
11150       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
11151         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
11152
11153     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
11154     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
11155       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
11156         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
11157           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
11158             if (Constant *V = 
11159                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
11160               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
11161         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
11162           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11163           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11164           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11165           // CFG.
11166           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11167                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11168           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11169         }
11170
11171       } else if (CE->isCast()) {
11172         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11173           return Res;
11174       }
11175     }
11176   }
11177     
11178   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
11179   // is all undef or zero, we know what it loads.
11180   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
11181     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
11182       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
11183         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
11184       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11185         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11186     }
11187   }
11188
11189   if (Op->hasOneUse()) {
11190     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11191     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11192     // exposes redundancy in the code.
11193     //
11194     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11195     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11196     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11197     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11198     // unconditionally.
11199     //
11200     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11201       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11202       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11203           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11204         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
11205                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
11206         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
11207                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
11208         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11209       }
11210
11211       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11212       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11213         if (C->isNullValue()) {
11214           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11215           return &LI;
11216         }
11217
11218       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11219       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11220         if (C->isNullValue()) {
11221           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11222           return &LI;
11223         }
11224     }
11225   }
11226   return 0;
11227 }
11228
11229 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11230 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11231 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11232 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11233   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11234   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11235
11236   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11237   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11238   if (SrcTy == 0) return 0;
11239   
11240   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11241
11242   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11243     return 0;
11244   
11245   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11246   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11247   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11248   /// on 32-bit hosts.
11249   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11250   
11251   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11252   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11253   // constants.
11254   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11255     // Index through pointer.
11256     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11257     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11258     
11259     while (1) {
11260       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11261         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11262           break;
11263         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11264         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11265       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11266         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11267         SrcPTy = ATy->getElementType();
11268       } else {
11269         break;
11270       }
11271     }
11272     
11273     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11274   }
11275
11276   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11277     return 0;
11278   
11279   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11280   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11281   if (SrcTy->getAddressSpace() != 
11282         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11283       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11284       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy))
11285     return 0;
11286
11287   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11288   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11289   // the store, cast the value to be stored.
11290   Value *NewCast;
11291   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11292   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11293   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11294   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11295   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11296     if (CastSrcTy->isInteger())
11297       opcode = Instruction::IntToPtr;
11298   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11299     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11300       opcode = Instruction::PtrToInt;
11301   }
11302   
11303   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11304   // emit a GEP to index into its first field.
11305   if (!NewGEPIndices.empty()) {
11306     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11307       CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(C, &NewGEPIndices[0], 
11308                                               NewGEPIndices.size());
11309     else
11310       CastOp = IC.InsertNewInstBefore(
11311               GetElementPtrInst::Create(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11312                                         NewGEPIndices.end()), SI);
11313   }
11314   
11315   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11316     NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11317   else
11318     NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11319       CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11320       SI);
11321   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11322 }
11323
11324 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11325 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11326 /// value in code like this:
11327 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
11328 ///   store i32 0, i32* %t0
11329 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
11330 ///   %t2 = load i32* %t1
11331 ///
11332 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11333   // Test if the values are trivially equivalent.
11334   if (A == B) return true;
11335   
11336   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11337   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11338       isa<CastInst>(A) ||
11339       isa<PHINode>(A) ||
11340       isa<GetElementPtrInst>(A))
11341     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11342       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11343         return true;
11344   
11345   // Otherwise they may not be equivalent.
11346   return false;
11347 }
11348
11349 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11350   Value *Val = SI.getOperand(0);
11351   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11352
11353   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11354     EraseInstFromFunction(SI);
11355     ++NumCombined;
11356     return 0;
11357   }
11358   
11359   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11360   // alloca dead.
11361   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11362     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11363       EraseInstFromFunction(SI);
11364       ++NumCombined;
11365       return 0;
11366     }
11367     
11368     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11369       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11370           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11371         EraseInstFromFunction(SI);
11372         ++NumCombined;
11373         return 0;
11374       }
11375   }
11376
11377   // Attempt to improve the alignment.
11378   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11379   if (KnownAlign >
11380       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11381                                 SI.getAlignment()))
11382     SI.setAlignment(KnownAlign);
11383
11384   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11385   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11386   // situation often occurs with bitfield accesses.
11387   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11388   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11389        --ScanInsts) {
11390     --BBI;
11391     
11392     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11393       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11394       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11395                                                           SI.getOperand(1))) {
11396         ++NumDeadStore;
11397         ++BBI;
11398         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11399         continue;
11400       }
11401       break;
11402     }
11403     
11404     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11405     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11406     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11407     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11408       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11409           !SI.isVolatile()) {
11410         EraseInstFromFunction(SI);
11411         ++NumCombined;
11412         return 0;
11413       }
11414       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11415       // may not be dead.
11416       break;
11417     }
11418     
11419     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11420     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11421       break;
11422   }
11423   
11424   
11425   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11426
11427   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11428   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11429     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11430       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11431       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11432         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11433       ++NumCombined;
11434     }
11435     return 0;  // Do not modify these!
11436   }
11437
11438   // store undef, Ptr -> noop
11439   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11440     EraseInstFromFunction(SI);
11441     ++NumCombined;
11442     return 0;
11443   }
11444
11445   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11446   // source instead.
11447   if (isa<CastInst>(Ptr))
11448     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11449       return Res;
11450   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11451     if (CE->isCast())
11452       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11453         return Res;
11454
11455   
11456   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11457   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11458   BBI = &SI; ++BBI;
11459   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11460     if (BI->isUnconditional())
11461       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11462         return 0;  // xform done!
11463   
11464   return 0;
11465 }
11466
11467 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11468 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11469 /// into a phi node with a store in the successor.
11470 ///
11471 /// Simplify things like:
11472 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11473 /// into a phi node with a store in the successor.
11474 ///
11475 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11476   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11477   
11478   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11479   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11480   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11481   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11482   
11483   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11484   // the other predecessor.
11485   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11486   BasicBlock *OtherBB = 0;
11487   if (*PI != StoreBB)
11488     OtherBB = *PI;
11489   ++PI;
11490   if (PI == pred_end(DestBB))
11491     return false;
11492   
11493   if (*PI != StoreBB) {
11494     if (OtherBB)
11495       return false;
11496     OtherBB = *PI;
11497   }
11498   if (++PI != pred_end(DestBB))
11499     return false;
11500
11501   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11502   // for example, if SI is in an infinite loop)
11503   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11504     return false;
11505
11506   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11507   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11508   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11509   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11510     return false;
11511   
11512   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11513   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11514   StoreInst *OtherStore = 0;
11515   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11516     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11517     --BBI;
11518     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11519     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11520       return false;
11521   } else {
11522     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11523     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11524     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11525         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11526       return false;
11527     
11528     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11529     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11530     // lives in OtherBB.
11531     for (;; --BBI) {
11532       // Check to see if we find the matching store.
11533       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11534         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11535           return false;
11536         break;
11537       }
11538       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11539       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11540       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11541           BBI == OtherBB->begin())
11542         return false;
11543     }
11544     
11545     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11546     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11547     // StoreBB.
11548     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11549       // FIXME: This should really be AA driven.
11550       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11551         return false;
11552     }
11553   }
11554   
11555   // Insert a PHI node now if we need it.
11556   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11557   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11558     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11559     PN->reserveOperandSpace(2);
11560     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11561     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11562     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11563   }
11564   
11565   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11566   // insert it.
11567   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11568   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11569                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11570   
11571   // Nuke the old stores.
11572   EraseInstFromFunction(SI);
11573   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11574   ++NumCombined;
11575   return true;
11576 }
11577
11578
11579 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11580   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11581   Value *X = 0;
11582   BasicBlock *TrueDest;
11583   BasicBlock *FalseDest;
11584   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11585       !isa<Constant>(X)) {
11586     // Swap Destinations and condition...
11587     BI.setCondition(X);
11588     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11589     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11590     return &BI;
11591   }
11592
11593   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11594   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11595   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11596                              TrueDest, FalseDest)))
11597     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11598          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11599       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11600       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11601       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11602       NewSCC->takeName(I);
11603       // Swap Destinations and condition...
11604       BI.setCondition(NewSCC);
11605       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11606       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11607       RemoveFromWorkList(I);
11608       I->eraseFromParent();
11609       AddToWorkList(NewSCC);
11610       return &BI;
11611     }
11612
11613   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11614   ICmpInst::Predicate IPred;
11615   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11616                       TrueDest, FalseDest)))
11617     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11618          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11619          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11620       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11621       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11622       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11623       NewSCC->takeName(I);
11624       // Swap Destinations and condition...
11625       BI.setCondition(NewSCC);
11626       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11627       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11628       RemoveFromWorkList(I);
11629       I->eraseFromParent();;
11630       AddToWorkList(NewSCC);
11631       return &BI;
11632     }
11633
11634   return 0;
11635 }
11636
11637 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11638   Value *Cond = SI.getCondition();
11639   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11640     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11641       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11642         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11643         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11644           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11645                                                 AddRHS));
11646         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11647         AddToWorkList(I);
11648         return &SI;
11649       }
11650   }
11651   return 0;
11652 }
11653
11654 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11655   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11656
11657   if (!EV.hasIndices())
11658     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11659
11660   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11661     if (isa<UndefValue>(C))
11662       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11663       
11664     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11665       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11666
11667     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11668       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11669       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11670       if (EV.getNumIndices() > 1)
11671         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11672         // first index
11673         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11674       else
11675         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11676     }
11677     return 0; // Can't handle other constants
11678   } 
11679   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11680     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11681     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11682     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11683          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11684          exti != exte && insi != inse;
11685          ++exti, ++insi) {
11686       if (*insi != *exti)
11687         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11688         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11689         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11690         // operand of the insert. i.e., replace
11691         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11692         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11693         // with
11694         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11695         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11696                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11697     }
11698     if (exti == exte && insi == inse)
11699       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11700       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11701       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11702       // with "i32 42"
11703       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11704     if (exti == exte) {
11705       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11706       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11707       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11708       // with
11709       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11710       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11711       // by switching the order of the insert and extract (though the
11712       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11713       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11714         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11715                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11716         EV);
11717       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11718                                      insi, inse);
11719     }
11720     if (insi == inse)
11721       // The insert list is a prefix of the extract list
11722       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11723       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11724       // i.e., replace
11725       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11726       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11727       // with
11728       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11729       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11730                                       exti, exte);
11731   }
11732   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11733   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11734   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11735   // the value inserted, if appropriate).
11736   return 0;
11737 }
11738
11739 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11740 /// is to leave as a vector operation.
11741 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11742   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11743     return true;
11744   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11745     if (isConstant) return true;
11746     // If all elts are the same, we can extract.
11747     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11748     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11749       if (C->getOperand(i) != Op0)
11750         return false;
11751     return true;
11752   }
11753   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11754   if (!I) return false;
11755   
11756   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11757   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11758   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11759       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11760     return true;
11761   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11762     return true;
11763   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11764     if (BO->hasOneUse() &&
11765         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11766          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11767       return true;
11768   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11769     if (CI->hasOneUse() &&
11770         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11771          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11772       return true;
11773   
11774   return false;
11775 }
11776
11777 /// Read and decode a shufflevector mask.
11778 ///
11779 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11780 /// elements in the input.
11781 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11782   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11783   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11784     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11785   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11786     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11787
11788   std::vector<unsigned> Result;
11789   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11790   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11791     if (isa<UndefValue>(*i))
11792       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11793     else
11794       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11795   return Result;
11796 }
11797
11798 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11799 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11800 /// extracted from the vector.
11801 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11802   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11803   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11804   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11805   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11806     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11807   
11808   if (isa<UndefValue>(V))
11809     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11810   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11811     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11812   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11813     return CP->getOperand(EltNo);
11814   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11815     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11816     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11817       return 0;
11818     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11819     
11820     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11821     // inserted value.
11822     if (EltNo == IIElt) 
11823       return III->getOperand(1);
11824     
11825     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11826     // vector input.
11827     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11828   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11829     unsigned LHSWidth =
11830       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11831     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11832     if (InEl < LHSWidth)
11833       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11834     else if (InEl < LHSWidth*2)
11835       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11836     else
11837       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11838   }
11839   
11840   // Otherwise, we don't know.
11841   return 0;
11842 }
11843
11844 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11845   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11846   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11847     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11848
11849   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11850   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11851     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11852   
11853   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11854     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11855     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11856     // (we do that below, but only when the index is constant).
11857     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11858     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11859       if (C->getOperand(i) != op0) {
11860         op0 = 0; 
11861         break;
11862       }
11863     if (op0)
11864       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11865   }
11866   
11867   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11868   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11869   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11870     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11871     unsigned VectorWidth = 
11872       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11873       
11874     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11875     // crashing the code below.
11876     if (IndexVal >= VectorWidth)
11877       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11878     
11879     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11880     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11881     // property.
11882     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11883       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
11884       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
11885       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11886                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
11887         EI.setOperand(0, V);
11888         return &EI;
11889       }
11890     }
11891     
11892     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11893       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11894     
11895     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11896     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11897     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11898     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11899       if (const VectorType *VT = 
11900               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11901         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11902           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11903             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11904     }
11905   }
11906   
11907   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11908     if (I->hasOneUse()) {
11909       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11910       // profitable to do so
11911       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11912         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11913         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11914           ExtractElementInst *newEI0 = 
11915             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11916                                    EI.getName()+".lhs");
11917           ExtractElementInst *newEI1 =
11918             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11919                                    EI.getName()+".rhs");
11920           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11921           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11922           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11923         }
11924       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11925         unsigned AS = 
11926           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11927         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11928                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11929         GetElementPtrInst *GEP =
11930           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11931         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11932         return new LoadInst(GEP);
11933       }
11934     }
11935     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11936       // Extracting the inserted element?
11937       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11938         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11939       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11940       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11941       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11942           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11943         AddUsesToWorkList(EI);
11944         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11945         return &EI;
11946       }
11947     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11948       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11949       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11950       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11951         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11952         Value *Src;
11953         unsigned LHSWidth =
11954           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11955
11956         if (SrcIdx < LHSWidth)
11957           Src = SVI->getOperand(0);
11958         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11959           SrcIdx -= LHSWidth;
11960           Src = SVI->getOperand(1);
11961         } else {
11962           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11963         }
11964         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11965       }
11966     }
11967   }
11968   return 0;
11969 }
11970
11971 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11972 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11973 /// Otherwise, return false.
11974 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11975                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11976   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11977          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11978   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11979
11980   if (isa<UndefValue>(V)) {
11981     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11982     return true;
11983   } else if (V == LHS) {
11984     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11985       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11986     return true;
11987   } else if (V == RHS) {
11988     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11989       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11990     return true;
11991   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11992     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11993     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11994     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11995     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11996     
11997     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11998       return false;
11999     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12000     
12001     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12002       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12003       // transitively ok.
12004       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12005         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12006         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
12007         return true;
12008       }      
12009     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12010       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12011           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12012         unsigned ExtractedIdx =
12013           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12014         
12015         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12016         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12017           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12018           // transitively ok.
12019           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
12020             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12021             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12022               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12023                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
12024             } else {
12025               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12026               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12027                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
12028               
12029             }
12030             return true;
12031           }
12032         }
12033       }
12034     }
12035   }
12036   // TODO: Handle shufflevector here!
12037   
12038   return false;
12039 }
12040
12041 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12042 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12043 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12044 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12045                                      Value *&RHS) {
12046   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
12047          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12048          "Invalid shuffle!");
12049   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12050
12051   if (isa<UndefValue>(V)) {
12052     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12053     return V;
12054   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12055     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
12056     return V;
12057   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12058     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12059     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12060     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12061     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12062     
12063     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12064       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12065           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12066         unsigned ExtractedIdx =
12067           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12068         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12069         
12070         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12071         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12072         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12073           RHS = EI->getOperand(0);
12074           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
12075           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12076             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
12077           return V;
12078         }
12079         
12080         if (VecOp == RHS) {
12081           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
12082           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12083           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12084             if (i != InsertedIdx)
12085               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
12086           }
12087           return V;
12088         }
12089         
12090         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12091         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12092         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
12093           return EI->getOperand(0);
12094         
12095       }
12096     }
12097   }
12098   // TODO: Handle shufflevector here!
12099   
12100   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12101   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12102     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
12103   return V;
12104 }
12105
12106 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12107   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12108   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12109   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12110   
12111   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12112   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12113     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12114   
12115   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
12116   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12117   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12118     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12119         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12120       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12121       unsigned ExtractedIdx =
12122         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12123       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12124       
12125       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12126         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12127       
12128       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12129         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12130       
12131       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12132       // back into the same place, just use the input vector.
12133       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12134         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12135       
12136       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
12137       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
12138       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
12139       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
12140       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
12141         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
12142         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
12143         // Build a new shuffle mask.
12144         std::vector<Constant*> Mask;
12145         if (isa<UndefValue>(VecOp))
12146           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12147         else {
12148           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
12149           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
12150                                                        NumVectorElts));
12151         } 
12152         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
12153         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
12154                                      ConstantVector::get(Mask));
12155       }
12156       
12157       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12158       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12159       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12160         std::vector<Constant*> Mask;
12161         Value *RHS = 0;
12162         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
12163         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12164         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12165         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
12166       }
12167     }
12168   }
12169
12170   return 0;
12171 }
12172
12173
12174 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12175   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12176   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12177   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12178
12179   bool MadeChange = false;
12180
12181   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12182   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12183     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12184
12185   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12186
12187   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12188     return 0;
12189
12190   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12191   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12192   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12193     LHS = SVI.getOperand(0);
12194     RHS = SVI.getOperand(1);
12195     MadeChange = true;
12196   }
12197   
12198   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12199   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12200   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12201     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12202       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12203       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12204     }
12205     
12206     // Remap any references to RHS to use LHS.
12207     std::vector<Constant*> Elts;
12208     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12209       if (Mask[i] >= 2*e)
12210         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12211       else {
12212         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12213             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12214           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12215           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12216         } else {
12217           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12218           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
12219         }
12220       }
12221     }
12222     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12223     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12224     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12225     LHS = SVI.getOperand(0);
12226     RHS = SVI.getOperand(1);
12227     MadeChange = true;
12228   }
12229   
12230   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12231   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12232     
12233   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12234     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12235     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12236     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12237       
12238     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12239     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12240   }
12241
12242   // Eliminate identity shuffles.
12243   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12244   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12245   
12246   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12247   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12248   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12249   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12250   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12251   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12252   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12253   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12254   // (splat(splat)) -> splat.
12255   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12256     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12257       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12258
12259       std::vector<unsigned> NewMask;
12260       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12261         if (Mask[i] >= 2*e)
12262           NewMask.push_back(2*e);
12263         else
12264           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12265       
12266       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12267       // the replacement.
12268       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12269         unsigned LHSInNElts =
12270           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12271         std::vector<Constant*> Elts;
12272         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12273           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12274             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12275           } else {
12276             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
12277           }
12278         }
12279         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12280                                      LHSSVI->getOperand(1),
12281                                      ConstantVector::get(Elts));
12282       }
12283     }
12284   }
12285
12286   return MadeChange ? &SVI : 0;
12287 }
12288
12289
12290
12291
12292 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12293 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12294 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12295 /// end of its block.
12296 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12297   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12298
12299   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12300   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
12301     return false;
12302
12303   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12304   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12305         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12306     return false;
12307
12308   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12309   // the end of block that could change the value.
12310   if (I->mayReadFromMemory()) {
12311     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12312          Scan != E; ++Scan)
12313       if (Scan->mayWriteToMemory())
12314         return false;
12315   }
12316
12317   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12318
12319   I->moveBefore(InsertPos);
12320   ++NumSunkInst;
12321   return true;
12322 }
12323
12324
12325 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12326 /// all reachable code to the worklist.
12327 ///
12328 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12329 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12330 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12331 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12332 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12333 ///
12334 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12335                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12336                                        InstCombiner &IC,
12337                                        const TargetData *TD) {
12338   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12339   Worklist.push_back(BB);
12340
12341   while (!Worklist.empty()) {
12342     BB = Worklist.back();
12343     Worklist.pop_back();
12344     
12345     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12346     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12347
12348     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12349     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12350       Instruction *Inst = BBI++;
12351       
12352       // DCE instruction if trivially dead.
12353       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12354         ++NumDeadInst;
12355         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12356         Inst->eraseFromParent();
12357         continue;
12358       }
12359       
12360       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12361       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12362         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12363         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12364         ++NumConstProp;
12365         Inst->eraseFromParent();
12366         continue;
12367       }
12368      
12369       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12370       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12371       // two intrinsics. 
12372       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12373       if (DBI_Next) {
12374         if (DBI_Prev
12375             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12376             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12377           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12378           DBI_Prev->eraseFromParent();
12379         }
12380         DBI_Prev = DBI_Next;
12381       }
12382
12383       IC.AddToWorkList(Inst);
12384     }
12385
12386     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12387     // constant, only visit the reachable successor.
12388     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12389     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12390       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12391         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12392         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12393         Worklist.push_back(ReachableBB);
12394         continue;
12395       }
12396     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12397       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12398         // See if this is an explicit destination.
12399         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12400           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12401             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12402             Worklist.push_back(ReachableBB);
12403             continue;
12404           }
12405         
12406         // Otherwise it is the default destination.
12407         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12408         continue;
12409       }
12410     }
12411     
12412     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12413       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12414   }
12415 }
12416
12417 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12418   bool Changed = false;
12419   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12420   
12421   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12422              << F.getNameStr() << "\n");
12423
12424   {
12425     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12426     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12427     // track of which blocks we visit.
12428     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12429     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12430
12431     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12432     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12433     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12434     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12435       if (!Visited.count(BB)) {
12436         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12437         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12438           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12439
12440           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12441           ++NumDeadInst;
12442
12443           if (!I->use_empty())
12444             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12445           I->eraseFromParent();
12446           Changed = true;
12447         }
12448       }
12449   }
12450
12451   while (!Worklist.empty()) {
12452     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12453     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12454
12455     // Check to see if we can DCE the instruction.
12456     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12457       // Add operands to the worklist.
12458       if (I->getNumOperands() < 4)
12459         AddUsesToWorkList(*I);
12460       ++NumDeadInst;
12461
12462       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12463
12464       I->eraseFromParent();
12465       RemoveFromWorkList(I);
12466       Changed = true;
12467       continue;
12468     }
12469
12470     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12471     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12472       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12473
12474       // Add operands to the worklist.
12475       AddUsesToWorkList(*I);
12476       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12477
12478       ++NumConstProp;
12479       I->eraseFromParent();
12480       RemoveFromWorkList(I);
12481       Changed = true;
12482       continue;
12483     }
12484
12485     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12486       // See if we can constant fold its operands.
12487       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
12488         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i))
12489           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12490             if (NewC != CE) {
12491               i->set(NewC);
12492               Changed = true;
12493             }
12494     }
12495
12496     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12497     if (I->hasOneUse()) {
12498       BasicBlock *BB = I->getParent();
12499       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12500       if (UserParent != BB) {
12501         bool UserIsSuccessor = false;
12502         // See if the user is one of our successors.
12503         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12504           if (*SI == UserParent) {
12505             UserIsSuccessor = true;
12506             break;
12507           }
12508
12509         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12510         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12511         // otherwise), we can keep going.
12512         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12513             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12514           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12515           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12516       }
12517     }
12518
12519     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12520 #ifndef NDEBUG
12521     std::string OrigI;
12522 #endif
12523     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12524     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12525       ++NumCombined;
12526       // Should we replace the old instruction with a new one?
12527       if (Result != I) {
12528         DOUT << "IC: Old = " << *I
12529              << "    New = " << *Result;
12530
12531         // Everything uses the new instruction now.
12532         I->replaceAllUsesWith(Result);
12533
12534         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12535         AddToWorkList(Result);
12536         AddUsersToWorkList(*Result);
12537
12538         // Move the name to the new instruction first.
12539         Result->takeName(I);
12540
12541         // Insert the new instruction into the basic block...
12542         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12543         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12544
12545         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12546           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12547             ++InsertPos;
12548
12549         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12550
12551         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12552         // use counts.
12553         AddUsesToWorkList(*I);
12554
12555         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12556         // we do not process an instruction that has been deleted.
12557         RemoveFromWorkList(I);
12558
12559         // Erase the old instruction.
12560         InstParent->getInstList().erase(I);
12561       } else {
12562 #ifndef NDEBUG
12563         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12564              << "    New = " << *I;
12565 #endif
12566
12567         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12568         // if so, remove it.
12569         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12570           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12571           // use counts.
12572           AddUsesToWorkList(*I);
12573
12574           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12575           // occurrences of this instruction.
12576           RemoveFromWorkList(I);
12577           I->eraseFromParent();
12578         } else {
12579           AddToWorkList(I);
12580           AddUsersToWorkList(*I);
12581         }
12582       }
12583       Changed = true;
12584     }
12585   }
12586
12587   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12588     
12589   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12590   WorklistMap.clear();
12591   return Changed;
12592 }
12593
12594
12595 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12596   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12597   
12598   bool EverMadeChange = false;
12599
12600   // Iterate while there is work to do.
12601   unsigned Iteration = 0;
12602   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12603     EverMadeChange = true;
12604   return EverMadeChange;
12605 }
12606
12607 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12608   return new InstCombiner();
12609 }