factor the code for simplifying (icmp)|(icmp) into its own function.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
191     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
192     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
193                                       Constant *RHSC);
194     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
195     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
196     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
197     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
198                                                 Instruction *LHS,
199                                                 ConstantInt *RHS);
200     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
201                                 ConstantInt *DivRHS);
202
203     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
204                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
205     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
206                                      BinaryOperator &I);
207     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
209     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
211     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
212     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
213     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
214     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
215     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
216     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
217     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
218     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
219     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
220     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
221     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
222     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
223                                 Instruction *FI);
224     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
225     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
226     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
227     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
228     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
229     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
230     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
231     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
232     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
233     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
234     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
235     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
236     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
237     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
238     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
239     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
240
241     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
242     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
243
244   private:
245     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
246     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
247     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
248     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
249                                    bool DoXform = true);
250     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
251
252   public:
253     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
254     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
255     //
256     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
257       assert(New && New->getParent() == 0 &&
258              "New instruction already inserted into a basic block!");
259       BasicBlock *BB = Old.getParent();
260       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
261       AddToWorkList(New);
262       return New;
263     }
264
265     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
266     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
267     /// cast.
268     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
269                             Instruction &Pos) {
270       if (V->getType() == Ty) return V;
271
272       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
273         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
274       
275       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
276       AddToWorkList(C);
277       return C;
278     }
279         
280     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
281       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
282     }
283
284
285     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
286     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
287     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
288     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
289     // modified.
290     //
291     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
292       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (&I != V) {
294         I.replaceAllUsesWith(V);
295         return &I;
296       } else {
297         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
298         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
299         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
300         return &I;
301       }
302     }
303
304     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
305     // found to be replacable with another preexisting expression or was
306     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
307     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
308     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
309     //
310     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
311       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
312       if (Old != New)
313         Old->replaceAllUsesWith(New);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
315         AddToWorkList(I);
316       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
317         AddToWorkList(I);
318       return true;
319     }
320     
321     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
322     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
323     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
324     // this function.
325     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
326       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
327       AddUsesToWorkList(I);
328       RemoveFromWorkList(&I);
329       I.eraseFromParent();
330       return 0;  // Don't do anything with FI
331     }
332         
333     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
334                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
335       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
336     }
337     
338     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
339                            unsigned Depth = 0) const {
340       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
341     }
342     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
343       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
344     }
345
346   private:
347     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
348     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
349     /// casts that are known to not do anything...
350     ///
351     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
352                                    Value *V, const Type *DestTy,
353                                    Instruction *InsertBefore);
354
355     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
356     /// commutative operators.
357     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
358
359     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
360     /// most-complex to least-complex order.
361     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
362
363     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
364     /// on the demanded bits.
365     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
366                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
367                               unsigned Depth = 0);
368
369     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
370                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
371       
372     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
373     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
374     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
375     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
376
377     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
378     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
379     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
380     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
381     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
382     
383     
384     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
385                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
386     
387     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
388                               bool isSub, Instruction &I);
389     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
390                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
391     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
392     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
393     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
394     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
395     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
396
397
398     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
399
400     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
401                                     unsigned CastOpc,
402                                     int &NumCastsRemoved);
403     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
404                                         unsigned PrefAlign = 0);
405
406   };
407 }
408
409 char InstCombiner::ID = 0;
410 static RegisterPass<InstCombiner>
411 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
412
413 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
414 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
415 static unsigned getComplexity(Value *V) {
416   if (isa<Instruction>(V)) {
417     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
418       return 3;
419     return 4;
420   }
421   if (isa<Argument>(V)) return 3;
422   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
423 }
424
425 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
426 // it.
427 static bool isOnlyUse(Value *V) {
428   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
429 }
430
431 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
432 // though a va_arg area...
433 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
434   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
435     if (ITy->getBitWidth() < 32)
436       return Type::Int32Ty;
437   }
438   return Ty;
439 }
440
441 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
442 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
443 /// operand value, otherwise return null.
444 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
445   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
446     // BitCastInst?
447     return I->getOperand(0);
448   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
449     // GetElementPtrInst?
450     if (GEP->hasAllZeroIndices())
451       return GEP->getOperand(0);
452   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
453     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
454       // BitCast ConstantExp?
455       return CE->getOperand(0);
456     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
457       // GetElementPtr ConstantExp?
458       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
459            I != E; ++I) {
460         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
461         if (!CI || !CI->isZero())
462           // Any non-zero indices? Not cast-like.
463           return 0;
464       }
465       // All-zero indices? This is just like casting.
466       return CE->getOperand(0);
467     }
468   }
469   return 0;
470 }
471
472 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
473 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
474 static Instruction::CastOps 
475 isEliminableCastPair(
476   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
477   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
478   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
479   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
480 ) {
481   
482   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
483   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
484
485   // Get the opcodes of the two Cast instructions
486   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
487   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
488
489   return Instruction::CastOps(
490       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
491                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
492 }
493
494 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
495 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
496 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
497 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
498                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
499   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
500   
501   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
502   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
503     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
504       return false;
505   return true;
506 }
507
508 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
509 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
510 /// casts that are known to not do anything...
511 ///
512 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
513                                              Value *V, const Type *DestTy,
514                                              Instruction *InsertBefore) {
515   if (V->getType() == DestTy) return V;
516   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
517     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
518   
519   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
520 }
521
522 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
523 // operators:
524 //
525 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
526 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
527 //     binary operators.
528 //
529 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
530 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
531 //
532 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
533   bool Changed = false;
534   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
535     Changed = !I.swapOperands();
536
537   if (!I.isAssociative()) return Changed;
538   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
539   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
540     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
541       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
542         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
543                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
544                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
545         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
546         I.setOperand(1, Folded);
547         return true;
548       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
549         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
550             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
551           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
552           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
553
554           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
555           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
556           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
557                                                     Op1->getOperand(0),
558                                                     Op1->getName(), &I);
559           AddToWorkList(New);
560           I.setOperand(0, New);
561           I.setOperand(1, Folded);
562           return true;
563         }
564     }
565   return Changed;
566 }
567
568 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
569 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
570 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
571 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
572   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
573     return false;
574   I.swapOperands();
575   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
576   return true;
577 }
578
579 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
580 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
581 //
582 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
583   if (BinaryOperator::isNeg(V))
584     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
585
586   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
587   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
588     return ConstantExpr::getNeg(C);
589
590   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
591     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
592       return ConstantExpr::getNeg(C);
593
594   return 0;
595 }
596
597 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
598   if (BinaryOperator::isNot(V))
599     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
600
601   // Constants can be considered to be not'ed values...
602   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
603     return ConstantInt::get(~C->getValue());
604   return 0;
605 }
606
607 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
608 // other computations (because it has a constant operand), return the
609 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
610 // Otherwise, return null.
611 //
612 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
613   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
614     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
615       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
616         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
617           return I->getOperand(0);
618       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
619         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
620           // The multiplier is really 1 << CST.
621           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
622           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
623           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
624           return I->getOperand(0);
625         }
626     }
627   return 0;
628 }
629
630 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
631 /// expression, return it.
632 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
633   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
634   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
635     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
636       return cast<User>(V);
637   return false;
638 }
639
640 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
641 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
642 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
643   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
644     return I->getOpcode();
645   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
646     return CE->getOpcode();
647   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
648   return Instruction::UserOp1;
649 }
650
651 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
652 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
653   APInt Val(C->getValue());
654   return ConstantInt::get(++Val);
655 }
656 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
657 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
658   APInt Val(C->getValue());
659   return ConstantInt::get(--Val);
660 }
661 /// Add - Add two ConstantInts together
662 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
663   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
664 }
665 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
666 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
667   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
668 }
669 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
670 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
671   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
672 }
673 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
674 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
675   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
676 }
677 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
678 /// this size.
679 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
680   uint32_t W = C1->getBitWidth();
681   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
682   if (sign) {
683     LHSExt.sext(W * 2);
684     RHSExt.sext(W * 2);
685   } else {
686     LHSExt.zext(W * 2);
687     RHSExt.zext(W * 2);
688   }
689
690   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
691
692   if (sign) {
693     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
694     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
695     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
696   } else 
697     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
698 }
699
700
701 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
702 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
703 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
704 /// constant and return true.
705 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
706                                    APInt Demanded) {
707   assert(I && "No instruction?");
708   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
709
710   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
711   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
712   if (!OpC) return false;
713
714   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
715   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
716   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
717     return false;
718
719   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
720   Demanded &= OpC->getValue();
721   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
722   return true;
723 }
724
725 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
726 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
727 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
728 // min/max.
729 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
730                                                    const APInt& KnownZero,
731                                                    const APInt& KnownOne,
732                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
733   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
734   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
735          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
736          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
737          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
738   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
739
740   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
741   // bit if it is unknown.
742   Min = KnownOne;
743   Max = KnownOne|UnknownBits;
744   
745   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
746     Min.set(BitWidth-1);
747     Max.clear(BitWidth-1);
748   }
749 }
750
751 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
752 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
753 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
754 // min/max.
755 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
756                                                      const APInt &KnownZero,
757                                                      const APInt &KnownOne,
758                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
759   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
760   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
761          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
762          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
763          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
764   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
765   
766   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
767   Min = KnownOne;
768   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
769   Max = KnownOne|UnknownBits;
770 }
771
772 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
773 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
774 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
775 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
776 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
777 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
778 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
779 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
780 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
781 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
782 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
783 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
784 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
785 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
786 /// and KnownOne must all be the same.
787 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
788                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
789                                         unsigned Depth) {
790   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
791   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
792   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
793   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
794   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
795          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
796          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
797          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
798           must have same BitWidth");
799   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
800     // We know all of the bits for a constant!
801     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
802     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
803     return false;
804   }
805   
806   KnownZero.clear(); 
807   KnownOne.clear();
808   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
809     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
810       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
811       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
812       return false;
813     }
814     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
815     // just set the DemandedMask to all bits.
816     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
817   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
818     if (V != UndefValue::get(VTy))
819       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
820     return false;
821   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
822     return false;
823   }
824   
825   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
826   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
827
828   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
829   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
830   switch (I->getOpcode()) {
831   default:
832     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
833     break;
834   case Instruction::And:
835     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
836     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
837                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
838       return true;
839     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
840            "Bits known to be one AND zero?"); 
841
842     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
843     // LHS.
844     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
845                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
846       return true;
847     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
848            "Bits known to be one AND zero?"); 
849
850     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
851     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
852     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
853         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
854       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
855     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
856         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
857       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
858     
859     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
860     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
861       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
862       
863     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
864     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
865       return UpdateValueUsesWith(I, I);
866       
867     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
868     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
869     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
870     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
871     break;
872   case Instruction::Or:
873     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
874     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
875                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
876       return true;
877     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
878            "Bits known to be one AND zero?"); 
879     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
880     // LHS.
881     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
882                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
883       return true;
884     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
885            "Bits known to be one AND zero?"); 
886     
887     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
888     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
889     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
890         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
891       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
892     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
893         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
894       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
895
896     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
897     // the other side, just use the 'other' side.
898     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
899         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
900       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
901     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
902         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
903       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
904         
905     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
906     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
907       return UpdateValueUsesWith(I, I);
908           
909     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
910     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
911     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
912     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
913     break;
914   case Instruction::Xor: {
915     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
916                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
917       return true;
918     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
919            "Bits known to be one AND zero?"); 
920     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
921                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
922       return true;
923     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
924            "Bits known to be one AND zero?"); 
925     
926     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
927     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
928     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
930     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
931       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
932     
933     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
934     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
935                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
936     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
937     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
938                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
939     
940     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
941     // other, turn this into an *inclusive* or.
942     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
943     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
944       Instruction *Or =
945         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
946                                  I->getName());
947       InsertNewInstBefore(Or, *I);
948       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
949     }
950     
951     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
952     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
953     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
954     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
955     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
956       // all known
957       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
958         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
959         Instruction *And = 
960           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
961         InsertNewInstBefore(And, *I);
962         return UpdateValueUsesWith(I, And);
963       }
964     }
965     
966     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
967     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
968     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I);
970     
971     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
972     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
973     break;
974   }
975   case Instruction::Select:
976     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
977                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
978       return true;
979     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
980                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
981       return true;
982     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
985            "Bits known to be one AND zero?"); 
986     
987     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
991       return UpdateValueUsesWith(I, I);
992     
993     // Only known if known in both the LHS and RHS.
994     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
995     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
996     break;
997   case Instruction::Trunc: {
998     uint32_t truncBf = 
999       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1000     DemandedMask.zext(truncBf);
1001     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1002     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1003     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1004                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1005       return true;
1006     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1007     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1008     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1009     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1010            "Bits known to be one AND zero?"); 
1011     break;
1012   }
1013   case Instruction::BitCast:
1014     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1015       return false;
1016       
1017     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1018                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1019       return true;
1020     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1021            "Bits known to be one AND zero?"); 
1022     break;
1023   case Instruction::ZExt: {
1024     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1025     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1026     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1027     
1028     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1029     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1030     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1031     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1032                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1033       return true;
1034     DemandedMask.zext(BitWidth);
1035     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1036     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1037     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1038            "Bits known to be one AND zero?"); 
1039     // The top bits are known to be zero.
1040     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1041     break;
1042   }
1043   case Instruction::SExt: {
1044     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1045     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1046     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1047     
1048     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1049                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1050
1051     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1052     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1053     // bit is demanded.
1054     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1055       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1056       
1057     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1058     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1059     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1060     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1061                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1062       return true;
1063     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1064     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1065     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1066     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1067            "Bits known to be one AND zero?"); 
1068       
1069     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1070     // top bits of the result.
1071
1072     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1073     // convert this into a zero extension.
1074     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1075     {
1076       // Convert to ZExt cast
1077       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1078       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1079     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1080       RHSKnownOne |= NewBits;
1081     }
1082     break;
1083   }
1084   case Instruction::Add: {
1085     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1086     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1087     // either.
1088     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1089       
1090     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1091     // we can do.
1092     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1093       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1094       // won't work if the RHS is zero.
1095       if (RHS->isZero())
1096         break;
1097       
1098       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1099       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1100       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1101
1102       // Find information about known zero/one bits in the input.
1103       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1104                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1105         return true;
1106
1107       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1108       // the constant.
1109       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1110         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1111       
1112       // Avoid excess work.
1113       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1114         break;
1115       
1116       // Turn it into OR if input bits are zero.
1117       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1118         Instruction *Or =
1119           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1120                                    I->getName());
1121         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1122         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1123       }
1124       
1125       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1126       // depending on potential carries from the input constant and the
1127       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1128       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1129       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1130       
1131       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1132       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1133       // this scan.
1134       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1135       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1136       
1137       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1138       
1139       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1140       // other, and there is no input carry.
1141       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1142                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1143       
1144       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1145       // is no input carry.
1146       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1147     } else {
1148       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1149       // the high bits of its LHS or RHS.
1150       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1151         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1152         // significant bit and all those below it.
1153         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1154         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1155                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1156           return true;
1157         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1158                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1159           return true;
1160       }
1161     }
1162     break;
1163   }
1164   case Instruction::Sub:
1165     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1166     // the high bits of its LHS or RHS.
1167     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1168       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1169       // significant bit and all those below it.
1170       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1171       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1172       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1173                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1174         return true;
1175       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1176                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1177         return true;
1178     }
1179     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1180     // the known zeros and ones.
1181     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1182     break;
1183   case Instruction::Shl:
1184     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1185       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1186       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1187       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1188                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1189         return true;
1190       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1191              "Bits known to be one AND zero?"); 
1192       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1193       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1194       // low bits known zero.
1195       if (ShiftAmt)
1196         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1197     }
1198     break;
1199   case Instruction::LShr:
1200     // For a logical shift right
1201     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1202       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1203       
1204       // Unsigned shift right.
1205       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1206       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1207                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1208         return true;
1209       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1210              "Bits known to be one AND zero?"); 
1211       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1212       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1213       if (ShiftAmt) {
1214         // Compute the new bits that are at the top now.
1215         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1216         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1217       }
1218     }
1219     break;
1220   case Instruction::AShr:
1221     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1222     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1223     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1224     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1225     if (DemandedMask == 1) {
1226       // Perform the logical shift right.
1227       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1228                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1229       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1230       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1231     }    
1232
1233     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1234     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1235     if (DemandedMask.isSignBit())
1236       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1237     
1238     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1239       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1240       
1241       // Signed shift right.
1242       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1243       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1244       // demanded.
1245       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1246         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1247       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1248                                DemandedMaskIn,
1249                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1250         return true;
1251       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1252              "Bits known to be one AND zero?"); 
1253       // Compute the new bits that are at the top now.
1254       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1255       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1256       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1257         
1258       // Handle the sign bits.
1259       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1260       // Adjust to where it is now in the mask.
1261       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1262         
1263       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1264       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1265       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1266           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1267         // Perform the logical shift right.
1268         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1269                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1270         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1271         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1272       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1273         RHSKnownOne |= HighBits;
1274       }
1275     }
1276     break;
1277   case Instruction::SRem:
1278     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1279       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1280       if (RA.isPowerOf2()) {
1281         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1282           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1283
1284         APInt LowBits = RA - 1;
1285         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1286         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1287                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1288           return true;
1289
1290         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1291           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1292
1293         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1294
1295         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1296       }
1297     }
1298     break;
1299   case Instruction::URem: {
1300     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1301     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1302     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1303                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1304       return true;
1305
1306     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1307     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1308                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1309       return true;
1310
1311     Leaders = std::max(Leaders,
1312                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1313     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1314     break;
1315   }
1316   case Instruction::Call:
1317     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1318       switch (II->getIntrinsicID()) {
1319       default: break;
1320       case Intrinsic::bswap: {
1321         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1322         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1323         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1324         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1325           
1326         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1327         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1328         // have 14 leading zeros, round to 8.
1329         NLZ &= ~7;
1330         NTZ &= ~7;
1331         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1332         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1333           unsigned ResultBit = NTZ;
1334           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1335           
1336           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1337           // the right place.
1338           Instruction *NewVal;
1339           if (InputBit > ResultBit)
1340             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1341                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1342           else
1343             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1344                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1345           NewVal->takeName(I);
1346           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1347           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1348         }
1349           
1350         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1351         break;
1352       }
1353       }
1354     }
1355     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1356     break;
1357   }
1358   
1359   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1360   // constant.
1361   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1362     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1363   return false;
1364 }
1365
1366
1367 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1368 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1369 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1370 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1371 ///
1372 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1373 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1374 /// returned.  This returns null if no change was made.
1375 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1376                                                 uint64_t &UndefElts,
1377                                                 unsigned Depth) {
1378   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1379   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1380   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1381   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1382
1383   if (isa<UndefValue>(V)) {
1384     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1385     UndefElts = EltMask;
1386     return 0;
1387   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1388     UndefElts = EltMask;
1389     return UndefValue::get(V->getType());
1390   }
1391
1392   UndefElts = 0;
1393   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1394     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1395     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1396
1397     std::vector<Constant*> Elts;
1398     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1399       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1400         Elts.push_back(Undef);
1401         UndefElts |= (1ULL << i);
1402       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1403         Elts.push_back(Undef);
1404         UndefElts |= (1ULL << i);
1405       } else {                               // Otherwise, defined.
1406         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1407       }
1408
1409     // If we changed the constant, return it.
1410     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1411     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1412   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1413     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1414     // set to undef.
1415     
1416     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1417     // anything.
1418     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1419       return 0;
1420     
1421     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1422     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1423     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1424     std::vector<Constant*> Elts;
1425     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1426       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1427     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1428     return ConstantVector::get(Elts);
1429   }
1430   
1431   // Limit search depth.
1432   if (Depth == 10)
1433     return false;
1434
1435   // If multiple users are using the root value, procede with
1436   // simplification conservatively assuming that all elements
1437   // are needed.
1438   if (!V->hasOneUse()) {
1439     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1440     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1441     // the main instcombine process.
1442     if (Depth != 0)
1443       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1444       return false;
1445
1446     // Conservatively assume that all elements are needed.
1447     DemandedElts = EltMask;
1448   }
1449   
1450   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1451   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1452   
1453   bool MadeChange = false;
1454   uint64_t UndefElts2;
1455   Value *TmpV;
1456   switch (I->getOpcode()) {
1457   default: break;
1458     
1459   case Instruction::InsertElement: {
1460     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1461     // demand exactly the same input as we produce.
1462     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1463     if (Idx == 0) {
1464       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1465       // which elt is getting updated.
1466       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1467                                         UndefElts2, Depth+1);
1468       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1469       break;
1470     }
1471     
1472     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1473     // insertelement.
1474     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1475     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1476       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1477     
1478     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1479     // input demanded set is simpler than the output set.
1480     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1481                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1482                                       UndefElts, Depth+1);
1483     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1484
1485     // The inserted element is defined.
1486     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1487     break;
1488   }
1489   case Instruction::ShuffleVector: {
1490     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1491     uint64_t LHSVWidth =
1492       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1493     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1494     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1495       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1496         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1497         if (MaskVal != -1u) {
1498           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1499                  "shufflevector mask index out of range!");
1500           if (MaskVal < LHSVWidth)
1501             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1502           else
1503             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1504         }
1505       }
1506     }
1507
1508     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1509                                       UndefElts2, Depth+1);
1510     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1511
1512     uint64_t UndefElts3;
1513     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1514                                       UndefElts3, Depth+1);
1515     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1516
1517     bool NewUndefElts = false;
1518     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1519       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1520       if (MaskVal == -1u) {
1521         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1522         UndefElts |= NewBit;
1523       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1524         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1525         NewUndefElts |= NewBit;
1526         UndefElts |= NewBit;
1527       } else {
1528         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1529         NewUndefElts |= NewBit;
1530         UndefElts |= NewBit;
1531       }
1532     }
1533
1534     if (NewUndefElts) {
1535       // Add additional discovered undefs.
1536       std::vector<Constant*> Elts;
1537       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1538         if (UndefElts & (1ULL << i))
1539           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1540         else
1541           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1542                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1543       }
1544       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1545       MadeChange = true;
1546     }
1547     break;
1548   }
1549   case Instruction::BitCast: {
1550     // Vector->vector casts only.
1551     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1552     if (!VTy) break;
1553     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1554     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1555     unsigned Ratio;
1556
1557     if (VWidth == InVWidth) {
1558       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1559       // elements as are demanded of us.
1560       Ratio = 1;
1561       InputDemandedElts = DemandedElts;
1562     } else if (VWidth > InVWidth) {
1563       // Untested so far.
1564       break;
1565       
1566       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1567       // then an input element is live if any of the corresponding output
1568       // elements are live.
1569       Ratio = VWidth/InVWidth;
1570       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1571         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1572           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1573       }
1574     } else {
1575       // Untested so far.
1576       break;
1577       
1578       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1579       // then an input element is live if the corresponding output element is
1580       // live.
1581       Ratio = InVWidth/VWidth;
1582       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1583         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1584           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1585     }
1586     
1587     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1588     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1589                                       UndefElts2, Depth+1);
1590     if (TmpV) {
1591       I->setOperand(0, TmpV);
1592       MadeChange = true;
1593     }
1594     
1595     UndefElts = UndefElts2;
1596     if (VWidth > InVWidth) {
1597       assert(0 && "Unimp");
1598       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1599       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1600       // undef.
1601       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1602         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1603           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1604     } else if (VWidth < InVWidth) {
1605       assert(0 && "Unimp");
1606       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1607       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1608       // elements are undef.
1609       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1610       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1611         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1612           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1613     }
1614     break;
1615   }
1616   case Instruction::And:
1617   case Instruction::Or:
1618   case Instruction::Xor:
1619   case Instruction::Add:
1620   case Instruction::Sub:
1621   case Instruction::Mul:
1622     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1623     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1624                                       UndefElts, Depth+1);
1625     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1626     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1627                                       UndefElts2, Depth+1);
1628     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1629       
1630     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1631     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1632     UndefElts &= UndefElts2;
1633     break;
1634     
1635   case Instruction::Call: {
1636     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1637     if (!II) break;
1638     switch (II->getIntrinsicID()) {
1639     default: break;
1640       
1641     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1642     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1643     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1646     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1649     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1650     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1651       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1652                                         UndefElts, Depth+1);
1653       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1654       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1655                                         UndefElts2, Depth+1);
1656       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1657
1658       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1659       // scalarize it now.
1660       if (DemandedElts == 1) {
1661         switch (II->getIntrinsicID()) {
1662         default: break;
1663         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1664         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1665         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1666         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1667           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1668           Value *LHS = II->getOperand(1);
1669           Value *RHS = II->getOperand(2);
1670           // Extract the element as scalars.
1671           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1672           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1673           
1674           switch (II->getIntrinsicID()) {
1675           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1676           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1677           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1678             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1679                                                         II->getName()), *II);
1680             break;
1681           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1682           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1683             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1684                                                          II->getName()), *II);
1685             break;
1686           }
1687           
1688           Instruction *New =
1689             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1690                                       II->getName());
1691           InsertNewInstBefore(New, *II);
1692           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1693           return New;
1694         }            
1695       }
1696         
1697       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1698       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1699       UndefElts &= UndefElts2;
1700       break;
1701     }
1702     break;
1703   }
1704   }
1705   return MadeChange ? I : 0;
1706 }
1707
1708
1709 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1710 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1711 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1712 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1713 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1714 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1715 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1716 ///
1717 template<typename Functor>
1718 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1719   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1720   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1721
1722   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1723   if (F.shouldApply(LHS))
1724     return F.apply(Root);
1725
1726   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1727   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1728   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1729     // Should we apply this transform to the RHS?
1730     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1731
1732     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1733     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1734       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1735       ShouldApply = true;
1736     }
1737
1738     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1739     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1740     if (ShouldApply) {
1741       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1742       // and perform the reassociation.
1743       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1744
1745       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1746       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1747
1748       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1749       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1750       if (&Root == TmpLHSI) {
1751         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1752         return 0;
1753       }
1754       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1755       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1756       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1757       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1758       ARI = Root;
1759
1760       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1761       // get to LHSI.
1762       while (TmpLHSI != LHSI) {
1763         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1764         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1765         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1766         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1767         ARI = NextLHSI;
1768
1769         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1770         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1771         TmpLHSI = NextLHSI;
1772         ExtraOperand = NextOp;
1773       }
1774
1775       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1776       // the transformation...
1777       return F.apply(Root);
1778     }
1779
1780     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1781   }
1782   return 0;
1783 }
1784
1785 namespace {
1786
1787 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1788 struct AddRHS {
1789   Value *RHS;
1790   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1791   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1792   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1793     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1794                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1795   }
1796 };
1797
1798 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1799 //                 iff C1&C2 == 0
1800 struct AddMaskingAnd {
1801   Constant *C2;
1802   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1803   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1804     ConstantInt *C1;
1805     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1806            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1807   }
1808   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1809     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1810   }
1811 };
1812
1813 }
1814
1815 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1816                                              InstCombiner *IC) {
1817   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1818     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1819       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1820
1821     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1822           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1823   }
1824
1825   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1826   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1827   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1828
1829   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1830     if (ConstIsRHS)
1831       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1832     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1833   }
1834
1835   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1836   if (!ConstIsRHS)
1837     std::swap(Op0, Op1);
1838   Instruction *New;
1839   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1840     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1841   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1842     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1843                           SO->getName()+".cmp");
1844   else {
1845     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1846     abort();
1847   }
1848   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1849 }
1850
1851 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1852 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1853 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1854 // not have a second operand.
1855 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1856                                      InstCombiner *IC) {
1857   // Don't modify shared select instructions
1858   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1859   Value *TV = SI->getOperand(1);
1860   Value *FV = SI->getOperand(2);
1861
1862   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1863     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1864     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1865
1866     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1867     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1868
1869     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1870                               SelectFalseVal);
1871   }
1872   return 0;
1873 }
1874
1875
1876 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1877 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1878 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1879 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1880   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1881   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1882   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1883
1884   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1885   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1886   // or if *it* is a PHI, bail out.
1887   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1888   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1889     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1890       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1891       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1892       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1893       
1894       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1895       // loop.
1896       if (NonConstBB == I.getParent())
1897         return 0;
1898     }
1899   
1900   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1901   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1902   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1903   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1904   if (NonConstBB) {
1905     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1906     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1907   }
1908
1909   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1910   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1911   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1912   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1913   NewPN->takeName(PN);
1914
1915   // Next, add all of the operands to the PHI.
1916   if (I.getNumOperands() == 2) {
1917     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1918     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1919       Value *InV = 0;
1920       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1921         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1922           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1923         else
1924           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1925       } else {
1926         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1927         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1928           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1929                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1930                                        NonConstBB->getTerminator());
1931         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1932           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1933                                 CI->getPredicate(),
1934                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1935                                 NonConstBB->getTerminator());
1936         else
1937           assert(0 && "Unknown binop!");
1938         
1939         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1940       }
1941       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1942     }
1943   } else { 
1944     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1945     const Type *RetTy = CI->getType();
1946     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1947       Value *InV;
1948       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1949         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1950       } else {
1951         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1952         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1953                                I.getType(), "phitmp", 
1954                                NonConstBB->getTerminator());
1955         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1956       }
1957       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1958     }
1959   }
1960   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1961 }
1962
1963
1964 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1965 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1966 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1967 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1968 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1969   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1970   // ones.
1971   
1972   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1973   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1974   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1975   // sign extend fine.
1976   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1977     return true;
1978   
1979   
1980   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1981   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1982   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1983   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1984   
1985   // TODO: Implement.
1986   
1987   return false;
1988 }
1989
1990
1991 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1992   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1993   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1994
1995   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1996     // X + undef -> undef
1997     if (isa<UndefValue>(RHS))
1998       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1999
2000     // X + 0 --> X
2001     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2002       if (RHSC->isNullValue())
2003         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2004     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2005       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2006                               (I.getType())->getValueAPF()))
2007         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2008     }
2009
2010     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2011       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2012       const APInt& Val = CI->getValue();
2013       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2014       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2015         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2016       
2017       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2018       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2019       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2020         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2021         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2022                                  KnownZero, KnownOne))
2023           return &I;
2024       }
2025
2026       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2027       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2028         if (CI->isAllOnesValue() &&
2029             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2030           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2031                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2032                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2033     }
2034
2035     if (isa<PHINode>(LHS))
2036       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2037         return NV;
2038     
2039     ConstantInt *XorRHS = 0;
2040     Value *XorLHS = 0;
2041     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2042         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2043       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2044       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2045       
2046       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2047       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2048       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2049       do {
2050         if (TySizeBits > Size) {
2051           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2052           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2053           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2054               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2055             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2056             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2057                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2058               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2059             break;
2060           }
2061         }
2062         Size >>= 1;
2063         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2064         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2065       } while (Size >= 1);
2066       
2067       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2068       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2069       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2070       // that the back ends can handle.
2071       const Type *MiddleType = 0;
2072       switch (Size) {
2073         default: break;
2074         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2075         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2076         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2077       }
2078       if (MiddleType) {
2079         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2080         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2081         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2082       }
2083     }
2084   }
2085
2086   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2087     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2088
2089   // X + X --> X << 1
2090   if (I.getType()->isInteger()) {
2091     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2092
2093     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2094       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2095         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2096           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2097     }
2098     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2099       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2100         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2101           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2102     }
2103   }
2104
2105   // -A + B  -->  B - A
2106   // -A + -B  -->  -(A + B)
2107   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2108     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2109       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2110         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2111         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2112         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2113       }
2114     }
2115     
2116     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2117   }
2118
2119   // A + -B  -->  A - B
2120   if (!isa<Constant>(RHS))
2121     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2122       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2123
2124
2125   ConstantInt *C2;
2126   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2127     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2128       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2129
2130     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2131     ConstantInt *C1;
2132     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2133       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2134   }
2135
2136   // X + X*C --> X * (C+1)
2137   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2138     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2139
2140   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2141   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2142     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2143   
2144
2145   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2146   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2147     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2148       return R;
2149   
2150   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2151   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2152     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2153     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2154     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2155     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2156     if (LHSKnownZero != 0) {
2157       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2158       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2159       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2160       
2161       // No bits in common -> bitwise or.
2162       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2163         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2164     }
2165   }
2166
2167   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2168   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2169     Value *W, *X, *Y, *Z;
2170     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2171         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2172       if (W != Y) {
2173         if (W == Z) {
2174           std::swap(Y, Z);
2175         } else if (Y == X) {
2176           std::swap(W, X);
2177         } else if (X == Z) {
2178           std::swap(Y, Z);
2179           std::swap(W, X);
2180         }
2181       }
2182
2183       if (W == Y) {
2184         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2185                                                             LHS->getName()), I);
2186         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2187       }
2188     }
2189   }
2190
2191   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2192     Value *X = 0;
2193     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2194       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2195
2196     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2197     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2198       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2199       if (Anded == CRHS) {
2200         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2201         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2202         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2203
2204         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2205         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2206
2207         // See if the and mask includes all of these bits.
2208         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2209
2210         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2211           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2212           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2213                                                             LHS->getName()), I);
2214           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2215         }
2216       }
2217     }
2218
2219     // Try to fold constant add into select arguments.
2220     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2221       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2222         return R;
2223   }
2224
2225   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2226   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2227   {
2228     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2229     Value *Other = RHS;
2230     if (!CI) {
2231       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2232       Other = LHS;
2233     }
2234     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2235         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2236          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2237         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2238       unsigned AS =
2239         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2240       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2241                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2242       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2243       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2244     }
2245   }
2246   
2247   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2248   {
2249     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2250     Value *A = RHS;
2251     if (!SI) {
2252       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2253       A = LHS;
2254     }
2255     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2256       Value *TV = SI->getTrueValue();
2257       Value *FV = SI->getFalseValue();
2258       Value *N;
2259
2260       // Can we fold the add into the argument of the select?
2261       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2262       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2263         // Fold the add into the true select value.
2264         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2265       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2266         // Fold the add into the false select value.
2267         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2268     }
2269   }
2270   
2271   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2272   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2273     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2274       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2275
2276   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2277   // integer add followed by a sext.
2278   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2279     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2280     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2281       Constant *CI = 
2282         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2283       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2284           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2285           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2286         // Insert the new, smaller add.
2287         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2288                                                         CI, "addconv");
2289         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2290         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2291       }
2292     }
2293     
2294     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2295     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2296       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2297       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2298       // integer add will not overflow.
2299       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2300           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2301           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2302                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2303         // Insert the new integer add.
2304         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2305                                                         RHSConv->getOperand(0),
2306                                                         "addconv");
2307         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2308         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2309       }
2310     }
2311   }
2312   
2313   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2314   // integer add followed by a promotion.
2315   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2316     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2317     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2318     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2319     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2320     // instcombined.
2321     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2322       Constant *CI = 
2323       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2324       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2325           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2326           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2327         // Insert the new integer add.
2328         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2329                                                         CI, "addconv");
2330         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2331         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2332       }
2333     }
2334     
2335     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2336     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2337       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2338       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2339       // and if the integer add will not overflow.
2340       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2341           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2342           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2343                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2344         // Insert the new integer add.
2345         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2346                                                         RHSConv->getOperand(0),
2347                                                         "addconv");
2348         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2349         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2350       }
2351     }
2352   }
2353   
2354   return Changed ? &I : 0;
2355 }
2356
2357 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2358   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2359
2360   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2361       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2362     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2363
2364   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2365   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2366     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2367
2368   if (isa<UndefValue>(Op0))
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2370   if (isa<UndefValue>(Op1))
2371     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2372
2373   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2374     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2375     if (C->isAllOnesValue())
2376       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2377
2378     // C - ~X == X + (1+C)
2379     Value *X = 0;
2380     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2381       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2382
2383     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2384     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2385     if (C->isZero()) {
2386       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2387         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2388           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2389             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2390             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2391                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2392               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2393               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2394                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2395             }
2396           }
2397         }
2398         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2399           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2400             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2401             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2402                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2403               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2404               return BinaryOperator::CreateLShr(
2405                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2406             }
2407           }
2408         }
2409       }
2410     }
2411
2412     // Try to fold constant sub into select arguments.
2413     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2414       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2415         return R;
2416
2417     if (isa<PHINode>(Op0))
2418       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2419         return NV;
2420   }
2421
2422   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2423     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2424
2425   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2426     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2427         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2428       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2429         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2430       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2431         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2432       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2433         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2434           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2435           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2436                                            Op1I->getOperand(0));
2437       }
2438     }
2439
2440     if (Op1I->hasOneUse()) {
2441       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2442       // is not used by anyone else...
2443       //
2444       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2445           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2446         // Swap the two operands of the subexpr...
2447         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2448         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2449         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2450
2451         // Create the new top level add instruction...
2452         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2453       }
2454
2455       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2456       //
2457       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2458           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2459         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2460
2461         Value *NewNot =
2462           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2463         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2464       }
2465
2466       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2467       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2468         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2469           if (CSI->isZero())
2470             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2471               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2472                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2473
2474       // X - X*C --> X * (1-C)
2475       ConstantInt *C2 = 0;
2476       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2477         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2478         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2479       }
2480
2481       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2482       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2483         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2484           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2485               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2486             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2487               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2488             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2489               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2490           }
2491     }
2492   }
2493
2494   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2495     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2496       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2497         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2498           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2499         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2500           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2501       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2502         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2503           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2504       }
2505     }
2506
2507   ConstantInt *C1;
2508   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2509     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2510       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2511
2512     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2513     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2514       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2515   }
2516   return 0;
2517 }
2518
2519 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2520 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2521 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2522 /// signed.
2523 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2524                            bool &TrueIfSigned) {
2525   switch (pred) {
2526   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2527     TrueIfSigned = true;
2528     return RHS->isZero();
2529   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2530     TrueIfSigned = true;
2531     return RHS->isAllOnesValue();
2532   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2533     TrueIfSigned = false;
2534     return RHS->isAllOnesValue();
2535   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2536     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2537     TrueIfSigned = true;
2538     return RHS->getValue() ==
2539       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2540   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2541     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2542     TrueIfSigned = true;
2543     return RHS->getValue().isSignBit();
2544   default:
2545     return false;
2546   }
2547 }
2548
2549 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2550   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2551   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2552
2553   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2554     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2555
2556   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2557   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2558     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2559
2560       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2561       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2562         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2563           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2564             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2565                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2566
2567       if (CI->isZero())
2568         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2569       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2570         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2571       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2572         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2573
2574       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2575       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2576         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2577                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2578       }
2579     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2580       if (Op1F->isNullValue())
2581         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2582
2583       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2584       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2585       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2586         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2587     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2588       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2589         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2590       
2591       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2592       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2593         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2594           if (F->isExactlyValue(1.0))
2595             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2596     }
2597     
2598     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2599       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2600           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2601         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2602         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2603                                                      Op1, "tmp");
2604         InsertNewInstBefore(Add, I);
2605         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2606                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2607         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2608         
2609       }
2610
2611     // Try to fold constant mul into select arguments.
2612     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2613       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2614         return R;
2615
2616     if (isa<PHINode>(Op0))
2617       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2618         return NV;
2619   }
2620
2621   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2622     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2623       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2624
2625   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2626     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2627
2628   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2629   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2630   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2631   // formed.
2632   CastInst *BoolCast = 0;
2633   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2634     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2635       BoolCast = CI;
2636   if (!BoolCast)
2637     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2638       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2639         BoolCast = CI;
2640   if (BoolCast) {
2641     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2642       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2643       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2644       bool TIS = false;
2645       
2646       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2647       // multiply into a shift/and combination.
2648       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2649           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2650           TIS) {
2651         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2652         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2653                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2654         Value *V =
2655           InsertNewInstBefore(
2656             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2657                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2658                                             ".mask"), I);
2659
2660         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2661         // or truncate to the multiply type.
2662         if (I.getType() != V->getType()) {
2663           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2664           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2665           Instruction::CastOps opcode = 
2666             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2667              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2668           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2669         }
2670
2671         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2672         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2673       }
2674     }
2675   }
2676
2677   return Changed ? &I : 0;
2678 }
2679
2680 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2681 /// instruction.
2682 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2683   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2684   
2685   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2686   int NonNullOperand = -1;
2687   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2688     if (ST->isNullValue())
2689       NonNullOperand = 2;
2690   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2691   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2692     if (ST->isNullValue())
2693       NonNullOperand = 1;
2694   
2695   if (NonNullOperand == -1)
2696     return false;
2697   
2698   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2699   
2700   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2701   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2702   
2703   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2704   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2705   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2706   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2707   // propagate a known value of the condition into its other users.
2708   
2709   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2710   // early exit.
2711   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2712     return true;
2713   
2714   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2715   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2716   
2717   while (BBI != BBFront) {
2718     --BBI;
2719     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2720     // information from below it cannot be propagated above it.
2721     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2722       break;
2723     
2724     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2725     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2726          I != E; ++I) {
2727       if (*I == SI) {
2728         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2729         AddToWorkList(BBI);
2730       } else if (*I == SelectCond) {
2731         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2732                                    ConstantInt::getFalse();
2733         AddToWorkList(BBI);
2734       }
2735     }
2736     
2737     // If we past the instruction, quit looking for it.
2738     if (&*BBI == SI)
2739       SI = 0;
2740     if (&*BBI == SelectCond)
2741       SelectCond = 0;
2742     
2743     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2744     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2745       break;
2746     
2747   }
2748   return true;
2749 }
2750
2751
2752 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2753 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2754 /// used by the visitors to those instructions.
2755 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2756 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2757   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2758
2759   // undef / X -> 0        for integer.
2760   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2761   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2762     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2763       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2764     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2765   }
2766
2767   // X / undef -> undef
2768   if (isa<UndefValue>(Op1))
2769     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2770
2771   return 0;
2772 }
2773
2774 /// This function implements the transforms common to both integer division
2775 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2776 /// division instructions.
2777 /// @brief Common integer divide transforms
2778 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2779   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2780
2781   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2782   if (Op0 == Op1) {
2783     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2784       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2785       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2786       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2787     }
2788
2789     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2790     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2791   }
2792   
2793   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2794     return Common;
2795   
2796   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2797   // This does not apply for fdiv.
2798   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2799     return &I;
2800
2801   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2802     // div X, 1 == X
2803     if (RHS->equalsInt(1))
2804       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2805
2806     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2807     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2808       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2809         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2810           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2811             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2812           else 
2813             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2814                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2815         }
2816
2817     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2818       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2819         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2820           return R;
2821       if (isa<PHINode>(Op0))
2822         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2823           return NV;
2824     }
2825   }
2826
2827   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2828   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2829     if (LHS->equalsInt(0))
2830       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2831
2832   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2833   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2834     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2835
2836   return 0;
2837 }
2838
2839 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2840   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2841
2842   // Handle the integer div common cases
2843   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2844     return Common;
2845
2846   // X udiv C^2 -> X >> C
2847   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2848   // if so, convert to a right shift.
2849   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2850     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2851       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2852                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2853   }
2854
2855   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2856   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2857     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2858         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2859       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2860       if (C1.isPowerOf2()) {
2861         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2862         const Type *NTy = N->getType();
2863         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2864           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2865           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2866         }
2867         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2868       }
2869     }
2870   }
2871   
2872   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2873   // where C1&C2 are powers of two.
2874   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2875     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2876       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2877         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2878         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2879           // Compute the shift amounts
2880           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2881           // Construct the "on true" case of the select
2882           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2883           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2884                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2885           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2886   
2887           // Construct the "on false" case of the select
2888           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2889           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2890                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2891           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2892
2893           // construct the select instruction and return it.
2894           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2895         }
2896       }
2897   return 0;
2898 }
2899
2900 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(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 *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2908     // sdiv X, -1 == -X
2909     if (RHS->isAllOnesValue())
2910       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2911
2912     // -X/C -> X/-C
2913     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2914       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2915   }
2916
2917   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2918   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2919   if (I.getType()->isInteger()) {
2920     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2921     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2922       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2923       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2924     }
2925   }      
2926   
2927   return 0;
2928 }
2929
2930 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2931   return commonDivTransforms(I);
2932 }
2933
2934 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2935 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2936 /// is used by the visitors to those instructions.
2937 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2938 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2939   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2940
2941   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2942   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2943     if (LHS->isNullValue())
2944       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2945
2946   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2947     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2948       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2949     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2950   }
2951   if (isa<UndefValue>(Op1))
2952     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2953
2954   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2955   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2956     return &I;
2957
2958   return 0;
2959 }
2960
2961 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2962 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2963 /// remainder instructions.
2964 /// @brief Common integer remainder transforms
2965 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2966   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2967
2968   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2969     return common;
2970
2971   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2972     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2973     if (RHS->equalsInt(0))
2974       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2975     
2976     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2977       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2978
2979     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2980       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2981         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2982           return R;
2983       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2984         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2985           return NV;
2986       }
2987
2988       // See if we can fold away this rem instruction.
2989       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2990       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2991       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2992                                KnownZero, KnownOne))
2993         return &I;
2994     }
2995   }
2996
2997   return 0;
2998 }
2999
3000 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3001   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3002
3003   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3004     return common;
3005   
3006   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3007     // X urem C^2 -> X and C
3008     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3009     // if so, convert to a bitwise and.
3010     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3011       if (C->getValue().isPowerOf2())
3012         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3013   }
3014
3015   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3016     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3017     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3018         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3019       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3020         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3021         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3022                                                                    "tmp"), I);
3023         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3024       }
3025     }
3026   }
3027
3028   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3029   // where C1&C2 are powers of two.
3030   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3031     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3032       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3033         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3034         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3035             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3036           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3037             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3038           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3039             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3040           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3041         }
3042       }
3043   }
3044   
3045   return 0;
3046 }
3047
3048 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3049   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3050
3051   // Handle the integer rem common cases
3052   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3053     return common;
3054   
3055   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3056     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3057         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3058          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3059       // X % -Y -> X % Y
3060       AddUsesToWorkList(I);
3061       I.setOperand(1, RHSNeg);
3062       return &I;
3063     }
3064
3065   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3066   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3067   if (I.getType()->isInteger()) {
3068     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3069     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3070       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3071       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3072     }
3073   }
3074
3075   return 0;
3076 }
3077
3078 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3079   return commonRemTransforms(I);
3080 }
3081
3082 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3083 // constant.
3084 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3085   return CI->getValue().isPowerOf2();
3086 }
3087
3088 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3089 // This is the same as lowones(~X).
3090 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3091   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3092 }
3093
3094 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3095 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3096 ///
3097 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3098 ///
3099 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3100 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3101 ///
3102 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3103 ///   0  A > B
3104 ///   1  A == B
3105 ///   2  A < B
3106 ///
3107 /// <=>  Value  Definition
3108 /// 000     0   Always false
3109 /// 001     1   A >  B
3110 /// 010     2   A == B
3111 /// 011     3   A >= B
3112 /// 100     4   A <  B
3113 /// 101     5   A != B
3114 /// 110     6   A <= B
3115 /// 111     7   Always true
3116 ///  
3117 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3118   switch (ICI->getPredicate()) {
3119     // False -> 0
3120   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3121   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3122   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3123   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3124   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3125   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3126   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3127   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3128   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3129   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3130     // True -> 7
3131   default:
3132     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3133     return 0;
3134   }
3135 }
3136
3137 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3138 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3139 /// predicate by reference.
3140 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3141   isOrdered = false;
3142   switch (CC) {
3143   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3144   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3145   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3146   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3147   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3148   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3149   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3150   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3151   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3152   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3153   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3154   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3155   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3156   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3157     // True -> 7
3158   default:
3159     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3160     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3161     return 0;
3162   }
3163 }
3164
3165 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3166 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3167 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3168 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3169 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3170   switch (code) {
3171   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3172   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3173   case  1: 
3174     if (sign)
3175       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3176     else
3177       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3178   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3179   case  3: 
3180     if (sign)
3181       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3182     else
3183       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3184   case  4: 
3185     if (sign)
3186       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3187     else
3188       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3189   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3190   case  6: 
3191     if (sign)
3192       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3193     else
3194       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3195   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3196   }
3197 }
3198
3199 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3200 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3201 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3202 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3203                            Value *LHS, Value *RHS) {
3204   switch (code) {
3205   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3206   case  0:
3207     if (isordered)
3208       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3209     else
3210       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3211   case  1: 
3212     if (isordered)
3213       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3214     else
3215       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3216   case  2: 
3217     if (isordered)
3218       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3219     else
3220       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3221   case  3: 
3222     if (isordered)
3223       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3224     else
3225       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3226   case  4: 
3227     if (isordered)
3228       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3229     else
3230       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3231   case  5: 
3232     if (isordered)
3233       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3234     else
3235       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3236   case  6: 
3237     if (isordered)
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3239     else
3240       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3241   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3242   }
3243 }
3244
3245 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3246 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3247 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3248   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3249          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3250          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3251 }
3252
3253 namespace { 
3254 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3255 struct FoldICmpLogical {
3256   InstCombiner &IC;
3257   Value *LHS, *RHS;
3258   ICmpInst::Predicate pred;
3259   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3260     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3261       pred(ICI->getPredicate()) {}
3262   bool shouldApply(Value *V) const {
3263     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3264       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3265         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3266                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3267     return false;
3268   }
3269   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3270     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3271     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3272       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3273       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3274     }
3275
3276     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3277     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3278     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3279     unsigned Code;
3280     switch (Log.getOpcode()) {
3281     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3282     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3283     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3284     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3285     }
3286
3287     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3288                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3289       
3290     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3291     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3292       return I;
3293     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3294     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3295   }
3296 };
3297 } // end anonymous namespace
3298
3299 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3300 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3301 // guaranteed to be a binary operator.
3302 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3303                                     ConstantInt *OpRHS,
3304                                     ConstantInt *AndRHS,
3305                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3306   Value *X = Op->getOperand(0);
3307   Constant *Together = 0;
3308   if (!Op->isShift())
3309     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3310
3311   switch (Op->getOpcode()) {
3312   case Instruction::Xor:
3313     if (Op->hasOneUse()) {
3314       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3315       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3316       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3317       And->takeName(Op);
3318       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3319     }
3320     break;
3321   case Instruction::Or:
3322     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3323       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3324
3325     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3326       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3327       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3328       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3329       Or->takeName(Op);
3330       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3331     }
3332     break;
3333   case Instruction::Add:
3334     if (Op->hasOneUse()) {
3335       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3336       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3337       // single bit constant.
3338       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3339
3340       // If there is only one bit set...
3341       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3342         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3343         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3344         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3345         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3346
3347         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3348         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3349           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3350           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3351           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3352           // no effect.
3353           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3354             TheAnd.setOperand(0, X);
3355             return &TheAnd;
3356           } else {
3357             // Pull the XOR out of the AND.
3358             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3359             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3360             NewAnd->takeName(Op);
3361             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3362           }
3363         }
3364       }
3365     }
3366     break;
3367
3368   case Instruction::Shl: {
3369     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3370     // the anded constant includes them, clear them now!
3371     //
3372     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3373     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3374     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3375     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3376
3377     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3378     // Masking out bits that the shift already masks
3379       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3380     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3381       TheAnd.setOperand(1, CI);
3382       return &TheAnd;
3383     }
3384     break;
3385   }
3386   case Instruction::LShr:
3387   {
3388     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3389     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3390     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3391     //
3392     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3393     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3394     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3395     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3396
3397     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3398     // Masking out bits that the shift already masks.
3399       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3400     } else if (CI != AndRHS) {
3401       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3402       return &TheAnd;
3403     }
3404     break;
3405   }
3406   case Instruction::AShr:
3407     // Signed shr.
3408     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3409     // with an and.
3410     if (Op->hasOneUse()) {
3411       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3412       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3413       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3414       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3415       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3416         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3417         // Make the argument unsigned.
3418         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3419         ShVal = InsertNewInstBefore(
3420             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3421                                    Op->getName()), TheAnd);
3422         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3423       }
3424     }
3425     break;
3426   }
3427   return 0;
3428 }
3429
3430
3431 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3432 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3433 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3434 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3435 /// insert new instructions.
3436 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3437                                            bool isSigned, bool Inside, 
3438                                            Instruction &IB) {
3439   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3440             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3441          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3442     
3443   if (Inside) {
3444     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3445       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3446
3447     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3448     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3449       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3450         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3451       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3452     }
3453
3454     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3455     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3456     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3457     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3458     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3459     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3460   }
3461
3462   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3463     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3464
3465   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3466   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3467   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3468     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3469         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3470     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3471   }
3472
3473   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3474   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3475   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3476   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3477   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3478   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3479   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3480 }
3481
3482 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3483 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3484 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3485 // not, since all 1s are not contiguous.
3486 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3487   const APInt& V = Val->getValue();
3488   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3489   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3490
3491   // look for the first zero bit after the run of ones
3492   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3493   // look for the first non-zero bit
3494   ME = V.getActiveBits(); 
3495   return true;
3496 }
3497
3498 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3499 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3500 /// the following xforms:
3501 /// 
3502 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3503 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3504 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3505 ///
3506 /// return (A +/- B).
3507 ///
3508 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3509                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3510                                         Instruction &I) {
3511   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3512   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3513       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3514
3515   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3516
3517   switch (LHSI->getOpcode()) {
3518   default: return 0;
3519   case Instruction::And:
3520     if (And(N, Mask) == Mask) {
3521       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3522       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3523            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3524           Mask->getValue().getBitWidth())
3525         break;
3526
3527       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3528       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3529       // is all N is, ignore it.
3530       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3531       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3532         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3533         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3534         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3535           break;
3536       }
3537     }
3538     return 0;
3539   case Instruction::Or:
3540   case Instruction::Xor:
3541     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3542     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3543          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3544         && And(N, Mask)->isZero())
3545       break;
3546     return 0;
3547   }
3548   
3549   Instruction *New;
3550   if (isSub)
3551     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3552   else
3553     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3554   return InsertNewInstBefore(New, I);
3555 }
3556
3557 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3558 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3559                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3560   Value *Val, *Val2;
3561   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3562   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3563   
3564   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3565   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3566       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3567     return 0;
3568   
3569   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3570   // where C is a power of 2
3571   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3572       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3573     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3574     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3575     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3576   }
3577   
3578   // From here on, we only handle:
3579   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3580   if (Val != Val2) return 0;
3581   
3582   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3583   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3584       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3585       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3586       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3587     return 0;
3588   
3589   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3590   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3591     return 0;
3592     
3593   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3594   bool ShouldSwap;
3595   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3596       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3597        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3598     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3599   else
3600     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3601     
3602   if (ShouldSwap) {
3603     std::swap(LHS, RHS);
3604     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3605     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3606   }
3607
3608   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3609   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3610   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3611   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3612   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3613   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3614   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3615
3616   switch (LHSCC) {
3617   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3618   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3619     switch (RHSCC) {
3620     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3621     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3622     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3623     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3624       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3625     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3626     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3627     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3628       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3629     }
3630   case ICmpInst::ICMP_NE:
3631     switch (RHSCC) {
3632     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3633     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3634       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3635         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3636       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3637     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3638       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3639         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3640       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3641     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3642     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3643     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3644       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3645     case ICmpInst::ICMP_NE:
3646       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3647         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3648         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3649                                                      Val->getName()+".off");
3650         InsertNewInstBefore(Add, I);
3651         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3652                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3653       }
3654       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3655     }
3656     break;
3657   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3658     switch (RHSCC) {
3659     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3660     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3661     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3662       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3663     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3664       break;
3665     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3666     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3667       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3668     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3669       break;
3670     }
3671     break;
3672   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3673     switch (RHSCC) {
3674     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3675     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3676     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3677       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3678     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3679       break;
3680     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3681     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3682       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3683     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3684       break;
3685     }
3686     break;
3687   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3688     switch (RHSCC) {
3689     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3690     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3691     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3692       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3693     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3694       break;
3695     case ICmpInst::ICMP_NE:
3696       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3697         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3698       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3699     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3700       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3701     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3702       break;
3703     }
3704     break;
3705   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3706     switch (RHSCC) {
3707     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3708     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3709     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3710       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3711     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3712       break;
3713     case ICmpInst::ICMP_NE:
3714       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3715         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3716       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3717     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3718       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3719     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3720       break;
3721     }
3722     break;
3723   }
3724  
3725   return 0;
3726 }
3727
3728
3729 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3730   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3731   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3732
3733   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3734     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3735
3736   // and X, X = X
3737   if (Op0 == Op1)
3738     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3739
3740   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3741   // purpose is to compute bits we don't care about.
3742   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3743     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3744     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3745     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3746                              KnownZero, KnownOne))
3747       return &I;
3748   } else {
3749     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3750       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3751         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3752     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3753       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3754     }
3755   }
3756   
3757   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3758     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3759     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3760
3761     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3762     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3763       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3764       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3765       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3766       switch (Op0I->getOpcode()) {
3767       case Instruction::Xor:
3768       case Instruction::Or:
3769         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3770         if (Op0I->hasOneUse()) {
3771           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3772             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3773             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3774                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3775             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3776             return BinaryOperator::Create(
3777                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3778           }
3779           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3780               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3781             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3782             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3783                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3784             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3785             return BinaryOperator::Create(
3786                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3787           }
3788         }
3789
3790         break;
3791       case Instruction::Add:
3792         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3793         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3794         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3795         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3796           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3797         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3798           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3799         break;
3800
3801       case Instruction::Sub:
3802         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3803         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3804         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3805         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3806           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3807
3808         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3809         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3810         if (Op0I->hasOneUse()) {
3811           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3812           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3813           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3814
3815           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3816           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3817               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3818             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3819             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3820             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3821           }
3822         }
3823         break;
3824
3825       case Instruction::Shl:
3826       case Instruction::LShr:
3827         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3828         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3829         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3830           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3831                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3832           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3833           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3834         }
3835         break;
3836       }
3837
3838       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3839         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3840           return Res;
3841     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3842       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3843       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3844       // frequently occurs for bitfield accesses.
3845       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3846         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3847             CastOp->getNumOperands() == 2)
3848           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3849             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3850               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3851               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3852               // This will fold the two constants together, which may allow 
3853               // other simplifications.
3854               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3855                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3856                 CastOp->getName()+".shrunk");
3857               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3858               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3859               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3860               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3861               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3862             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3863               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3864               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3865               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3866               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3867                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3868             }
3869           }
3870       }
3871     }
3872
3873     // Try to fold constant and into select arguments.
3874     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3875       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3876         return R;
3877     if (isa<PHINode>(Op0))
3878       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3879         return NV;
3880   }
3881
3882   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3883   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3884
3885   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3886     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3887
3888   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3889   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3890     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3891                                                I.getName()+".demorgan");
3892     InsertNewInstBefore(Or, I);
3893     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3894   }
3895   
3896   {
3897     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3898     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3899       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3900         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3901     
3902       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3903       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3904         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3905           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3906       }
3907     }
3908     
3909     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3910       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3911         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3912
3913       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3914       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3915         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3916           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3917       }
3918     }
3919     
3920     if (Op0->hasOneUse() &&
3921         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3922       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3923         I.swapOperands();     // Simplify below
3924         std::swap(Op0, Op1);
3925       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3926         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3927         I.swapOperands();     // Simplify below
3928         std::swap(Op0, Op1);
3929       }
3930     }
3931     if (Op1->hasOneUse() &&
3932         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3933       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3934         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3935         std::swap(A, B);
3936       }
3937       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3938         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3939         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3940         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3941       }
3942     }
3943   }
3944   
3945   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3946     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3947     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3948       return R;
3949
3950     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3951       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3952         return Res;
3953   }
3954
3955   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3956   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3957     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3958       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3959         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3960         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3961             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3962             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3963                               I.getType(), TD) &&
3964             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3965                               I.getType(), TD)) {
3966           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3967                                                          Op1C->getOperand(0),
3968                                                          I.getName());
3969           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3970           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3971         }
3972       }
3973     
3974   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3975   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3976     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3977       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3978           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3979           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3980         Instruction *NewOp =
3981           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3982                                                         SI1->getOperand(0),
3983                                                         SI0->getName()), I);
3984         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3985                                       SI1->getOperand(1));
3986       }
3987   }
3988
3989   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
3990   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3991     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3992       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3993           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3994         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3995         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3996           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3997             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3998             // false.
3999             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4000               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4001             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4002                                 RHS->getOperand(0));
4003           }
4004       } else {
4005         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4006         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4007         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4008             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4009           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4010             // Swap RHS operands to match LHS.
4011             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4012             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4013           }
4014           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4015             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4016             if (Op0CC == Op1CC)
4017               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4018             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4019                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4020               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4021             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4022               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4023             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4024               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4025             bool Op0Ordered;
4026             bool Op1Ordered;
4027             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4028             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4029             if (Op1Pred == 0) {
4030               std::swap(Op0, Op1);
4031               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4032               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4033             }
4034             if (Op0Pred == 0) {
4035               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4036               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4037               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4038                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4039               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4040               // uno && ord -> false
4041               if (!Op0Ordered)
4042                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4043               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4044               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4045                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4046             }
4047           }
4048         }
4049       }
4050     }
4051   }
4052
4053   return Changed ? &I : 0;
4054 }
4055
4056 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4057 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4058 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4059 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4060 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4061 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4062 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4063 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4064 /// match.
4065 ///
4066 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4067 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4068 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4069 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4070 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4071 /// byte of ByteValues is actually being set.
4072 ///
4073 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4074 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4075 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4076 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4077 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4078 ///
4079 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4080                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4081   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4082     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4083     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4084       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4085                                ByteValues) ||
4086              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4087                                ByteValues);
4088     }
4089   
4090     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4091     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4092     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4093       unsigned ShAmt = 
4094         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4095       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4096       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4097         return true;
4098
4099       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4100       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4101         // X << 2 -> collect(X, +2)
4102         OverallLeftShift += ByteShift;
4103         ByteMask >>= ByteShift;
4104       } else {
4105         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4106         OverallLeftShift -= ByteShift;
4107         ByteMask <<= ByteShift;
4108         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4109       }
4110
4111       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4112       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4113
4114       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4115                                ByteValues);
4116     }
4117
4118     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4119     // corresponding bytes in ByteMask.
4120     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4121         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4122       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4123       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4124       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4125       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4126       
4127       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4128         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4129         // the and mask is.
4130         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4131           continue;
4132         
4133         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4134         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4135         if (MaskB == 0) {
4136           ByteMask &= ~(1U << i);
4137           continue;
4138         }
4139         
4140         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4141         if (MaskB != Byte)
4142           return true;
4143
4144         // Otherwise, this byte is kept.
4145       }
4146
4147       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4148                                ByteValues);
4149     }
4150   }
4151   
4152   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4153   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4154   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4155   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4156   // their ultimate destination.
4157   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4158   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4159   
4160   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4161   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4162   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4163   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4164   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4165   // low part, it must be shifted left.
4166   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4167   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4168     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4169       return true;
4170   } else {
4171     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4172       return true;
4173   }
4174   
4175   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4176   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4177   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4178     return true;
4179   ByteValues[DestByteNo] = V;
4180   return false;
4181 }
4182
4183 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4184 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4185 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4186   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4187   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4188       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4189       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4190     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4191   
4192   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4193   /// defines each byte.
4194   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4195   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4196     
4197   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4198   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4199   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4200     return 0;
4201   
4202   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4203   Value *V = ByteValues[0];
4204   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4205   
4206   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4207   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4208     if (ByteValues[i] != V)
4209       return 0;
4210   const Type *Tys[] = { ITy };
4211   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4212   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4213   return CallInst::Create(F, V);
4214 }
4215
4216 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4217 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4218 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4219 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4220                                          Value *C, Value *D) {
4221   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4222   Value *Cond = 0;
4223   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4224     return 0;
4225
4226   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4227   if (match(D, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4228     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4229   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4230     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4231   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4232   if (match(B, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4233     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4234   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4235     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4236   return 0;
4237 }
4238
4239 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4240 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4241                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4242   Value *Val, *Val2;
4243   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4244   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4245   
4246   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4247   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4248       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4249     return 0;
4250   
4251   // From here on, we only handle:
4252   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4253   if (Val != Val2) return 0;
4254   
4255   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4256   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4257       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4258       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4259       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4260     return 0;
4261   
4262   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4263   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4264     return 0;
4265   
4266   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4267   bool ShouldSwap;
4268   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4269       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4270        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4271     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4272   else
4273     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4274   
4275   if (ShouldSwap) {
4276     std::swap(LHS, RHS);
4277     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4278     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4279   }
4280   
4281   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4282   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4283   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4284   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4285   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4286   // equal.
4287   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4288
4289   switch (LHSCC) {
4290   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4291   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4292     switch (RHSCC) {
4293     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4294     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4295       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4296         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4297         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4298                                                      Val->getName()+".off");
4299         InsertNewInstBefore(Add, I);
4300         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4301         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4302       }
4303       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4304     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4305     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4306       break;
4307     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4308     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4309     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4310       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4311     }
4312     break;
4313   case ICmpInst::ICMP_NE:
4314     switch (RHSCC) {
4315     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4316     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4317     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4318     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4319       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4320     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4321     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4322     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4323       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4324     }
4325     break;
4326   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4327     switch (RHSCC) {
4328     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4329     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4330       break;
4331     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4332       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4333       // this can cause overflow.
4334       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4335         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4336       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4337     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4338       break;
4339     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4340     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4341       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4342     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4343       break;
4344     }
4345     break;
4346   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4347     switch (RHSCC) {
4348     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4349     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4350       break;
4351     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4352       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4353       // this can cause overflow.
4354       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4355         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4356       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4357     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4358       break;
4359     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4360     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4361       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4362     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4363       break;
4364     }
4365     break;
4366   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4367     switch (RHSCC) {
4368     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4369     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4370     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4371       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4372     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4373       break;
4374     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4375     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4376       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4377     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4378       break;
4379     }
4380     break;
4381   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4382     switch (RHSCC) {
4383     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4384     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4385     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4386       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4387     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4388       break;
4389     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4390     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4391       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4392     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4393       break;
4394     }
4395     break;
4396   }
4397   return 0;
4398 }
4399
4400 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4401   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4402   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4403
4404   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4405     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4406
4407   // or X, X = X
4408   if (Op0 == Op1)
4409     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4410
4411   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4412   // purpose is to compute bits we don't care about.
4413   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4414     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4415     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4416     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4417                              KnownZero, KnownOne))
4418       return &I;
4419   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4420     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4421   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4422     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4423       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4424   }
4425     
4426
4427   
4428   // or X, -1 == -1
4429   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4430     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4431     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4432     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4433       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4434       InsertNewInstBefore(Or, I);
4435       Or->takeName(Op0);
4436       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4437                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4438     }
4439
4440     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4441     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4442       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4443       InsertNewInstBefore(Or, I);
4444       Or->takeName(Op0);
4445       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4446                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4447     }
4448
4449     // Try to fold constant and into select arguments.
4450     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4451       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4452         return R;
4453     if (isa<PHINode>(Op0))
4454       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4455         return NV;
4456   }
4457
4458   Value *A = 0, *B = 0;
4459   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4460
4461   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4462     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4463       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4464   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4465     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4466       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4467
4468   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4469   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4470   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4471       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4472       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4473        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4474     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4475       return BSwap;
4476   }
4477   
4478   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4479   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4480       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4481     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4482     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4483     NOr->takeName(Op0);
4484     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4485   }
4486
4487   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4488   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4489       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4490     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4491     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4492     NOr->takeName(Op0);
4493     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4494   }
4495
4496   // (A & C)|(B & D)
4497   Value *C = 0, *D = 0;
4498   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4499       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4500     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4501     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4502     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4503     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4504       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4505       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4506       // replace with V+N.
4507       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4508         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4509             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4510           // Add commutes, try both ways.
4511           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4512             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4513           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4514             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4515         }
4516         // Or commutes, try both ways.
4517         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4518             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4519           // Add commutes, try both ways.
4520           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4521             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4522           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4523             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4524         }
4525       }
4526       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4527     }
4528     
4529     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4530     // terms for V1 & (V2|V3).
4531     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4532       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4533         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4534       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4535         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4536       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4537         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4538       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4539         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4540       
4541       if (V1) {
4542         Value *Or =
4543           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4544         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4545       }
4546     }
4547
4548     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4549     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4550       return Match;
4551     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4552       return Match;
4553     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4554       return Match;
4555     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4556       return Match;
4557   }
4558   
4559   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4560   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4561     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4562       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4563           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4564           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4565         Instruction *NewOp =
4566         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4567                                                      SI1->getOperand(0),
4568                                                      SI0->getName()), I);
4569         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4570                                       SI1->getOperand(1));
4571       }
4572   }
4573
4574   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4575     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4576       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4577   } else {
4578     A = 0;
4579   }
4580   // Note, A is still live here!
4581   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4582     if (Op0 == B)
4583       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4584
4585     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4586     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4587       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4588                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4589       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4590     }
4591   }
4592
4593   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4594   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4595     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4596       return R;
4597
4598     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4599       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4600         return Res;
4601   }
4602     
4603   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4604   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4605     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4606       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4607         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4608             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4609           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4610           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4611               // Only do this if the casts both really cause code to be
4612               // generated.
4613               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4614                                 I.getType(), TD) &&
4615               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4616                                 I.getType(), TD)) {
4617             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4618                                                           Op1C->getOperand(0),
4619                                                           I.getName());
4620             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4621             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4622           }
4623         }
4624       }
4625   }
4626   
4627     
4628   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4629   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4630     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4631       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4632           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4633           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4634         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4635           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4636             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4637             // true.
4638             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4639               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4640             
4641             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4642             // rest.
4643             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4644                                 RHS->getOperand(0));
4645           }
4646       } else {
4647         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4648         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4649         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4650             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4651           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4652             // Swap RHS operands to match LHS.
4653             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4654             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4655           }
4656           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4657             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4658             if (Op0CC == Op1CC)
4659               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4660             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4661                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4662               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4663             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4664               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4665             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4666               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4667             bool Op0Ordered;
4668             bool Op1Ordered;
4669             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4670             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4671             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4672               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4673               // or'ed predicates.
4674               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4675                                        Op0LHS, Op0RHS);
4676               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4677                 return I;
4678               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4679               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4680             }
4681           }
4682         }
4683       }
4684     }
4685   }
4686
4687   return Changed ? &I : 0;
4688 }
4689
4690 namespace {
4691
4692 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4693 struct XorSelf {
4694   Value *RHS;
4695   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4696   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4697   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4698     return &Xor;
4699   }
4700 };
4701
4702 }
4703
4704 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4705   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4706   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4707
4708   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4709     if (isa<UndefValue>(Op0))
4710       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4711       // idiom (misuse).
4712       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4713     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4714   }
4715
4716   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4717   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4718     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4719     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4720   }
4721   
4722   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4723   // purpose is to compute bits we don't care about.
4724   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4725     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4726     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4727     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4728                              KnownZero, KnownOne))
4729       return &I;
4730   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4731     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4732   }
4733
4734   // Is this a ~ operation?
4735   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4736     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4737     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4738     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4739       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4740           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4741         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4742         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4743           Instruction *NotY =
4744             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4745                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4746           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4747           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4748             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4749           else
4750             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4751         }
4752       }
4753     }
4754   }
4755   
4756   
4757   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4758     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4759     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4760       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4761         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4762                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4763
4764       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4765         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4766                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4767     }
4768
4769     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4770     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4771       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4772         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4773           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4774           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4775             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4776                                              Op0C->getDestTy())) {
4777               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4778                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4779                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4780               NewCI->takeName(CI);
4781               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4782             }
4783           }
4784         }
4785       }
4786     }
4787
4788     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4789       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4790       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4791         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4792           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4793           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4794                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4795           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4796         }
4797           
4798       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4799         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4800           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4801           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4802             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4803             return BinaryOperator::CreateSub(
4804                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4805                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4806                                           Op0I->getOperand(0));
4807           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4808             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4809             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4810             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4811
4812           }
4813         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4814           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4815           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4816             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4817             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4818             // NewRHS.
4819             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4820             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4821                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4822             AddToWorkList(Op0I);
4823             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4824             I.setOperand(1, NewRHS);
4825             return &I;
4826           }
4827         }
4828       }
4829     }
4830
4831     // Try to fold constant and into select arguments.
4832     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4833       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4834         return R;
4835     if (isa<PHINode>(Op0))
4836       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4837         return NV;
4838   }
4839
4840   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4841     if (X == Op1)
4842       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4843
4844   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4845     if (X == Op0)
4846       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4847
4848   
4849   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4850   if (Op1I) {
4851     Value *A, *B;
4852     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4853       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4854         Op1I->swapOperands();
4855         I.swapOperands();
4856         std::swap(Op0, Op1);
4857       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4858         I.swapOperands();     // Simplified below.
4859         std::swap(Op0, Op1);
4860       }
4861     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4862       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4863         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4864       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4865         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4866     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4867       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4868         Op1I->swapOperands();
4869         std::swap(A, B);
4870       }
4871       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4872         I.swapOperands();     // Simplified below.
4873         std::swap(Op0, Op1);
4874       }
4875     }
4876   }
4877   
4878   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4879   if (Op0I) {
4880     Value *A, *B;
4881     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4882       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4883         std::swap(A, B);
4884       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4885         Instruction *NotB =
4886           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4887         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4888       }
4889     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4890       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4891         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4892       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4893         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4894     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4895       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4896         std::swap(A, B);
4897       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4898           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4899         Instruction *N =
4900           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4901         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4902       }
4903     }
4904   }
4905   
4906   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4907   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4908       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4909       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4910       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4911     Instruction *NewOp =
4912       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4913                                                     Op1I->getOperand(0),
4914                                                     Op0I->getName()), I);
4915     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4916                                   Op1I->getOperand(1));
4917   }
4918     
4919   if (Op0I && Op1I) {
4920     Value *A, *B, *C, *D;
4921     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4922     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4923         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4924       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4925         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4926     }
4927     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4928     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4929         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4930       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4931         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4932     }
4933     
4934     // (A & B)^(C & D)
4935     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4936         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4937         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4938       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4939       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4940       if (A == C)
4941         X = A, Y = B, Z = D;
4942       else if (A == D)
4943         X = A, Y = B, Z = C;
4944       else if (B == C)
4945         X = B, Y = A, Z = D;
4946       else if (B == D)
4947         X = B, Y = A, Z = C;
4948       
4949       if (X) {
4950         Instruction *NewOp =
4951         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4952         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4953       }
4954     }
4955   }
4956     
4957   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4958   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4959     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4960       return R;
4961
4962   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4963   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4964     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4965       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4966         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4967         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4968             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4969             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4970                               I.getType(), TD) &&
4971             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4972                               I.getType(), TD)) {
4973           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4974                                                          Op1C->getOperand(0),
4975                                                          I.getName());
4976           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4977           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4978         }
4979       }
4980   }
4981
4982   return Changed ? &I : 0;
4983 }
4984
4985 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4986 /// overflowed for this type.
4987 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4988                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4989   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4990
4991   if (IsSigned)
4992     if (In2->getValue().isNegative())
4993       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4994     else
4995       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4996   else
4997     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4998 }
4999
5000 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5001 /// overflowed for this type.
5002 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5003                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5004   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5005
5006   if (IsSigned)
5007     if (In2->getValue().isNegative())
5008       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5009     else
5010       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5011   else
5012     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5013 }
5014
5015 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5016 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5017 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5018 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5019   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5020   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5021   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5022   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5023
5024   // Build a mask for high order bits.
5025   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5026   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5027
5028   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5029        ++i, ++GTI) {
5030     Value *Op = *i;
5031     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5032     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5033       if (OpC->isZero()) continue;
5034       
5035       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5036       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5037         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5038         
5039         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5040           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5041         else
5042           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5043                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5044                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5045                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5046         continue;
5047       }
5048       
5049       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5050       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5051       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5052       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5053         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5054       else {
5055         // Emit an add instruction.
5056         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5057            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5058                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5059       }
5060       continue;
5061     }
5062     // Convert to correct type.
5063     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5064       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5065         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5066       else
5067         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5068                                                  Op->getName()+".c"), I);
5069     }
5070     if (Size != 1) {
5071       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5072       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5073         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5074       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5075         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5076                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5077     }
5078
5079     // Emit an add instruction.
5080     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5081       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5082                                     cast<Constant>(Result));
5083     else
5084       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5085                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5086   }
5087   return Result;
5088 }
5089
5090
5091 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5092 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5093 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5094 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5095 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5096 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5097 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5098 ///
5099 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5100 /// 
5101 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5102                                           InstCombiner &IC) {
5103   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5104   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5105
5106   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5107   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5108   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5109   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5110   // because the expression will cross zero at the same point.
5111   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5112   int64_t Offset = 0;
5113   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5114     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5115       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5116       if (CI->isZero()) continue;
5117
5118       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5119       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5120         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5121       } else {
5122         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5123         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5124       }
5125     } else {
5126       // Found our variable index.
5127       break;
5128     }
5129   }
5130   
5131   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5132   // evaluate it the general way.
5133   if (i == e) return 0;
5134   
5135   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5136   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5137   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5138   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5139   
5140   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5141   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5142     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5143     if (!CI) return 0;
5144    
5145     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5146     if (CI->isZero()) continue;
5147     
5148     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5149     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5150       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5151     } else {
5152       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5153       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5154     }
5155   }
5156   
5157   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5158   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5159   // the index.
5160   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5161   if (Offset == 0) {
5162     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5163     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5164     // computation crosses zero.
5165     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5166       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5167                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5168     return VariableIdx;
5169   }
5170   
5171   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5172   // the pointer size, so get it.
5173   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5174   
5175   Offset &= PtrSizeMask;
5176   VariableScale &= PtrSizeMask;
5177
5178   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5179   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5180   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5181   // multiple of the variable scale.
5182   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5183   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5184     return 0;
5185
5186   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5187   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5188   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5189     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5190                                               true /*SExt*/, 
5191                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5192   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5193   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5194 }
5195
5196
5197 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5198 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5199 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5200                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5201                                        Instruction &I) {
5202   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5203
5204   // Look through bitcasts.
5205   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5206     RHS = BCI->getOperand(0);
5207
5208   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5209   if (PtrBase == RHS) {
5210     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5211     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5212     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5213     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5214     
5215     // If not, synthesize the offset the hard way.
5216     if (Offset == 0)
5217       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5218     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5219                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5220   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5221     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5222     // compare the base pointer.
5223     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5224       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5225       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5226                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5227       if (IndicesTheSame)
5228         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5229           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5230             IndicesTheSame = false;
5231             break;
5232           }
5233
5234       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5235       if (IndicesTheSame)
5236         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5237                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5238
5239       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5240       // different, bail out.
5241       return 0;
5242     }
5243
5244     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5245     bool AllZeros = true;
5246     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5247       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5248           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5249         AllZeros = false;
5250         break;
5251       }
5252     if (AllZeros)
5253       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5254                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5255
5256     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5257     AllZeros = true;
5258     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5259       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5260           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5261         AllZeros = false;
5262         break;
5263       }
5264     if (AllZeros)
5265       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5266
5267     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5268       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5269       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5270       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5271       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5272         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5273           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5274                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5275             // Irreconcilable differences.
5276             NumDifferences = 2;
5277             break;
5278           } else {
5279             if (NumDifferences++) break;
5280             DiffOperand = i;
5281           }
5282         }
5283
5284       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5285         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5286                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5287                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5288
5289       else if (NumDifferences == 1) {
5290         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5291         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5292         // Make sure we do a signed comparison here.
5293         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5294       }
5295     }
5296
5297     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5298     // the result to fold to a constant!
5299     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5300         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5301       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5302       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5303       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5304       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5305     }
5306   }
5307   return 0;
5308 }
5309
5310 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5311 ///
5312 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5313                                                 Instruction *LHSI,
5314                                                 Constant *RHSC) {
5315   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5316   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5317   
5318   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5319   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5320   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5321   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5322   
5323   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5324   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5325   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5326   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5327   
5328   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5329   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5330   if (LHSUnsigned)
5331     ++InputSize;
5332   
5333   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5334   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5335     return 0;
5336   
5337   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5338   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5339   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5340   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5341   
5342   ICmpInst::Predicate Pred;
5343   switch (I.getPredicate()) {
5344   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5345   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5346   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5347     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5348     break;
5349   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5350   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5351     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5352     break;
5353   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5354   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5355     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5356     break;
5357   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5358   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5359     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5360     break;
5361   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5362   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5363     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5364     break;
5365   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5366   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5367     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5368     break;
5369   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5370     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5371   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5372     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5373   }
5374   
5375   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5376   
5377   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5378   
5379   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5380   // comparing an i8 to 300.0.
5381   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5382   
5383   if (!LHSUnsigned) {
5384     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5385     // and large values.
5386     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5387     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5388                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5389     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5390       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5391           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5392         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5393       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5394     }
5395   } else {
5396     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5397     // +INF and large values.
5398     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5399     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5400                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5401     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5402       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5403           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5404         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5405       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5406     }
5407   }
5408   
5409   if (!LHSUnsigned) {
5410     // See if the RHS value is < SignedMin.
5411     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5412     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5413                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5414     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5415       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5416           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5417         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5418       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5419     }
5420   }
5421
5422   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5423   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5424   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5425   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5426   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5427   if (!RHS.isZero() &&
5428       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5429     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5430     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5431     // at this point.
5432     switch (Pred) {
5433     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5434     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5435       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5436     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5437       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5438     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5439       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5440       // (float)int <= -4.4  --> false
5441       if (RHS.isNegative())
5442         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5443       break;
5444     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5445       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5446       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5447       if (RHS.isNegative())
5448         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5449       break;
5450     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5451       // (float)int < -4.4   --> false
5452       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5453       if (RHS.isNegative())
5454         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5455       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5456       break;
5457     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5458       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5459       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5460       if (!RHS.isNegative())
5461         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5462       break;
5463     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5464       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5465       // (float)int > -4.4   --> true
5466       if (RHS.isNegative())
5467         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5468       break;
5469     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5470       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5471       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5472       if (RHS.isNegative())
5473         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5474       break;
5475     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5476       // (float)int >= -4.4   --> true
5477       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5478       if (!RHS.isNegative())
5479         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5480       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5481       break;
5482     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5483       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5484       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5485       if (!RHS.isNegative())
5486         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5487       break;
5488     }
5489   }
5490
5491   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5492   // comparison.
5493   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5494 }
5495
5496 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5497   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5498   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5499
5500   // Fold trivial predicates.
5501   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5502     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5503   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5504     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5505   
5506   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5507   if (Op0 == Op1) {
5508     switch (I.getPredicate()) {
5509     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5510     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5511     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5512     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5513       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5514     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5515     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5516     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5517       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5518       
5519     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5520     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5521     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5522     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5523       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5524       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5525       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5526       return &I;
5527       
5528     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5529     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5530     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5531     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5532       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5533       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5534       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5535       return &I;
5536     }
5537   }
5538     
5539   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5540     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5541
5542   // Handle fcmp with constant RHS
5543   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5544     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5545     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5546       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5547         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5548           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5549         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5550                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5551         // True if unordered.
5552         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5553       }
5554     }
5555     
5556     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5557       switch (LHSI->getOpcode()) {
5558       case Instruction::PHI:
5559         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5560         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5561         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5562         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5563           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5564             return NV;
5565         break;
5566       case Instruction::SIToFP:
5567       case Instruction::UIToFP:
5568         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5569           return NV;
5570         break;
5571       case Instruction::Select:
5572         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5573         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5574         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5575         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5576         if (LHSI->hasOneUse()) {
5577           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5578             // Fold the known value into the constant operand.
5579             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5580             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5581             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5582                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5583                                                       I.getName()), I);
5584           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5585             // Fold the known value into the constant operand.
5586             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5587             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5588             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5589                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5590                                                       I.getName()), I);
5591           }
5592         }
5593
5594         if (Op1)
5595           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5596         break;
5597       }
5598   }
5599
5600   return Changed ? &I : 0;
5601 }
5602
5603 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5604   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5605   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5606   const Type *Ty = Op0->getType();
5607
5608   // icmp X, X
5609   if (Op0 == Op1)
5610     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5611                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5612
5613   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5614     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5615   
5616   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5617   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5618   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5619        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5620       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5621        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5622     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5623                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5624
5625   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5626   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5627     switch (I.getPredicate()) {
5628     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5629     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5630       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5631       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5632       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5633     }
5634     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5635       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5636
5637     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5638       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5639       // FALL THROUGH
5640     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5641       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5642       InsertNewInstBefore(Not, I);
5643       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5644     }
5645     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5646       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5647       // FALL THROUGH
5648     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5649       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5650       InsertNewInstBefore(Not, I);
5651       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5652     }
5653     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5654       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5655       // FALL THROUGH
5656     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5657       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5658       InsertNewInstBefore(Not, I);
5659       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5660     }
5661     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5662       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5663       // FALL THROUGH
5664     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5665       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5666       InsertNewInstBefore(Not, I);
5667       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5668     }
5669     }
5670   }
5671
5672   // See if we are doing a comparison with a constant.
5673   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5674     Value *A, *B;
5675     
5676     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5677     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5678         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5679       // (icmp cond A B) if cond is equality
5680       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5681     }
5682     
5683     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5684     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5685     // them being folded in the code below.
5686     switch (I.getPredicate()) {
5687     default: break;
5688     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5689       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5690         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5691       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5692     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5693       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5694         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5695       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5696     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5697       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5698         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5699       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5700     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5701       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5702         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5703       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5704     }
5705     
5706     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5707     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5708     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5709     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5710     
5711     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5712     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5713     bool UnusedBit;
5714     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5715     
5716     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5717                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5718                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5719                              KnownZero, KnownOne, 0))
5720       return &I;
5721         
5722     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5723     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5724     // EQ and NE we use unsigned values.
5725     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5726     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5727       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5728     else
5729       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5730     
5731     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5732     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5733     // that code below can assume that Min != Max.
5734     if (Min == Max)
5735       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5736                                                           ConstantInt::get(Min),
5737                                                           CI));
5738     
5739     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5740     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5741     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5742     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5743     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5744     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5745       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5746         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5747       break;
5748     case ICmpInst::ICMP_NE:
5749       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5750         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5751       break;
5752     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5753       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5754         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5755       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5756         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5757       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5758         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5759       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5760         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5761         
5762       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5763       if (CI->isMinValue(true))
5764         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5765                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5766       break;
5767     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5768       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5769         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5770       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5771         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5772         
5773       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5774         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5775       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5776         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5777       
5778       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5779       if (CI->isMaxValue(true))
5780         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5781                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5782       break;
5783     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5784       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5785         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5786       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5787         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5788       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5789         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5790       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5791         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5792       break;
5793     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5794       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5795         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5796       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5797         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5798         
5799       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5800         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5801       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5802         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5803       break;
5804     }
5805   }
5806
5807   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5808   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5809   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5810   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5811   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5812   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5813   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5814   if (I.hasOneUse())
5815     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5816       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5817           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5818         return 0;
5819
5820   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5821   // can be folded into the comparison.
5822   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5823     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5824     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5825     // instruction can be folded into the icmp 
5826     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5827       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5828         return Res;
5829   }
5830
5831   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5832   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5833     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5834       switch (LHSI->getOpcode()) {
5835       case Instruction::GetElementPtr:
5836         if (RHSC->isNullValue()) {
5837           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5838           bool isAllZeros = true;
5839           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5840             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5841                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5842               isAllZeros = false;
5843               break;
5844             }
5845           if (isAllZeros)
5846             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5847                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5848         }
5849         break;
5850
5851       case Instruction::PHI:
5852         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5853         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5854         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5855         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5856           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5857             return NV;
5858         break;
5859       case Instruction::Select: {
5860         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5861         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5862         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5863         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5864         if (LHSI->hasOneUse()) {
5865           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5866             // Fold the known value into the constant operand.
5867             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5868             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5869             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5870                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5871                                                    I.getName()), I);
5872           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5873             // Fold the known value into the constant operand.
5874             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5875             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5876             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5877                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5878                                                    I.getName()), I);
5879           }
5880         }
5881
5882         if (Op1)
5883           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5884         break;
5885       }
5886       case Instruction::Malloc:
5887         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5888         // can assume it is successful and remove the malloc.
5889         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5890           AddToWorkList(LHSI);
5891           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5892                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5893         }
5894         break;
5895       }
5896   }
5897
5898   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5899   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5900     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5901       return NI;
5902   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5903     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5904                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5905       return NI;
5906
5907   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5908   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5909   // now.
5910   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5911     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5912         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5913       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5914       // operand, where it can often be eliminated completely.
5915       Op0 = CI->getOperand(0);
5916
5917       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5918       // so eliminate it as well.
5919       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5920         Op1 = CI2->getOperand(0);
5921
5922       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5923       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5924         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5925           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5926         } else {
5927           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5928           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5929         }
5930       }
5931       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5932     }
5933   }
5934   
5935   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5936     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5937     // This comes up when you have code like
5938     //   int X = A < B;
5939     //   if (X) ...
5940     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5941     // with a constant or another cast from the same type.
5942     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5943       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5944         return R;
5945   }
5946   
5947   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5948   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5949     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5950       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5951           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5952           I.isEquality()) {
5953         switch (Op0I->getOpcode()) {
5954         default: break;
5955         case Instruction::Add:
5956         case Instruction::Sub:
5957         case Instruction::Xor:
5958           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5959           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5960                               Op1I->getOperand(0));
5961           break;
5962         case Instruction::Mul:
5963           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5964             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5965             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5966             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5967               const APInt &AP = CI->getValue();
5968               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5969                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5970                                                            AP.getBitWidth() -
5971                                                       AP.countTrailingZeros()));
5972               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5973                                                             Mask);
5974               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5975                                                             Mask);
5976               InsertNewInstBefore(And1, I);
5977               InsertNewInstBefore(And2, I);
5978               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
5979             }
5980           }
5981           break;
5982         }
5983       }
5984     }
5985   }
5986   
5987   // ~x < ~y --> y < x
5988   { Value *A, *B;
5989     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5990         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5991       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5992   }
5993   
5994   if (I.isEquality()) {
5995     Value *A, *B, *C, *D;
5996     
5997     // -x == -y --> x == y
5998     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5999         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6000       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6001     
6002     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6003       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6004         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6005         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6006                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6007       }
6008
6009       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6010         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6011         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6012           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6013             if (Op1->hasOneUse()) {
6014               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6015               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6016               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6017                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6018             }
6019         
6020         // A^B == A^D -> B == D
6021         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6022         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6023         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6024         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6025       }
6026     }
6027     
6028     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6029         (A == Op0 || B == Op0)) {
6030       // A == (A^B)  ->  B == 0
6031       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6032       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6033                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6034     }
6035     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6036       // (A-B) == A  ->  B == 0
6037       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6038                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6039     }
6040     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6041       // A == (A-B)  ->  B == 0
6042       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6043                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6044     }
6045     
6046     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6047     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6048         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6049         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6050       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6051       
6052       if (A == C) {
6053         X = B; Y = D; Z = A;
6054       } else if (A == D) {
6055         X = B; Y = C; Z = A;
6056       } else if (B == C) {
6057         X = A; Y = D; Z = B;
6058       } else if (B == D) {
6059         X = A; Y = C; Z = B;
6060       }
6061       
6062       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6063         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6064         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6065         I.setOperand(0, Op1);
6066         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6067         return &I;
6068       }
6069     }
6070   }
6071   return Changed ? &I : 0;
6072 }
6073
6074
6075 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6076 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6077 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6078                                           ConstantInt *DivRHS) {
6079   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6080   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6081   
6082   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6083   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6084   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6085   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6086   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6087   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6088   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6089   // if it finds it. 
6090   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6091   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6092     return 0;
6093   if (DivRHS->isZero())
6094     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6095   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6096     return 0; // The overflow computation also screws up here
6097   if (DivRHS->isOne())
6098     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6099               // with INT_MIN.
6100
6101   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6102   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6103   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6104   // instead of computing a divide. 
6105   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6106
6107   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6108   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6109   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6110   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6111                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6112
6113   // Get the ICmp opcode
6114   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6115
6116   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6117   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6118   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6119   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6120   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6121   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6122   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6123   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6124   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6125   
6126   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6127     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6128     LoBound = Prod;
6129     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6130     if (!HiOverflow)
6131       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6132   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6133     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6134       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6135       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6136       HiBound = DivRHS;
6137     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6138       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6139       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6140       if (!HiOverflow)
6141         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6142     } else {                       // (X / pos) op neg
6143       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6144       HiBound = AddOne(Prod);
6145       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6146       if (!LoOverflow) {
6147         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6148         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6149                                      true) ? -1 : 0;
6150        }
6151     }
6152   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6153     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6154       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6155       LoBound = AddOne(DivRHS);
6156       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6157       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6158         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6159         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6160       }
6161     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6162       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6163       HiBound = AddOne(Prod);
6164       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6165       if (!LoOverflow)
6166         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6167     } else {                       // (X / neg) op neg
6168       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6169       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6170       if (!HiOverflow)
6171         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6172     }
6173     
6174     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6175     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6176   }
6177
6178   Value *X = DivI->getOperand(0);
6179   switch (Pred) {
6180   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6181   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6182     if (LoOverflow && HiOverflow)
6183       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6184     else if (HiOverflow)
6185       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6186                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6187     else if (LoOverflow)
6188       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6189                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6190     else
6191       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6192   case ICmpInst::ICMP_NE:
6193     if (LoOverflow && HiOverflow)
6194       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6195     else if (HiOverflow)
6196       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6197                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6198     else if (LoOverflow)
6199       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6200                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6201     else
6202       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6203   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6204   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6205     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6206       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6207     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6208       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6209     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6210   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6211   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6212     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6213       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6214     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6215       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6216     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6217       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6218     else
6219       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6220   }
6221 }
6222
6223
6224 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6225 ///
6226 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6227                                                           Instruction *LHSI,
6228                                                           ConstantInt *RHS) {
6229   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6230   
6231   switch (LHSI->getOpcode()) {
6232   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6233     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6234       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6235       // fold the xor.
6236       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6237           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6238         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6239         
6240         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6241         // the operation, just stop using the Xor.
6242         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6243           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6244           AddToWorkList(LHSI);
6245           return &ICI;
6246         }
6247         
6248         // Was the old condition true if the operand is positive?
6249         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6250         
6251         // If so, the new one isn't.
6252         isTrueIfPositive ^= true;
6253         
6254         if (isTrueIfPositive)
6255           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6256         else
6257           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6258       }
6259     }
6260     break;
6261   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6262     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6263         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6264       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6265       
6266       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6267       // and/compare to be the input width without changing the value
6268       // produced, eliminating a cast.
6269       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6270         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6271         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6272         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6273         // bit would not work.
6274         if (Cast->hasOneUse() &&
6275             (ICI.isEquality() ||
6276              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6277           uint32_t BitWidth = 
6278             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6279           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6280           NewCST.zext(BitWidth);
6281           APInt NewCI = RHSV;
6282           NewCI.zext(BitWidth);
6283           Instruction *NewAnd = 
6284             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6285                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6286           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6287           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6288                               ConstantInt::get(NewCI));
6289         }
6290       }
6291       
6292       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6293       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6294       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6295       // access.
6296       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6297       if (Shift && !Shift->isShift())
6298         Shift = 0;
6299       
6300       ConstantInt *ShAmt;
6301       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6302       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6303       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6304       
6305       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6306       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6307       // rights, as they sign-extend.
6308       if (ShAmt) {
6309         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6310         if (!CanFold) {
6311           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6312           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6313           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6314           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6315           
6316           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6317           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6318                AndCST->getValue()) == 0)
6319             CanFold = true;
6320         }
6321         
6322         if (CanFold) {
6323           Constant *NewCst;
6324           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6325             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6326           else
6327             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6328           
6329           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6330           // compared.
6331           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6332             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6333             // As a special case, check to see if this means that the
6334             // result is always true or false now.
6335             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6336               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6337             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6338               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6339           } else {
6340             ICI.setOperand(1, NewCst);
6341             Constant *NewAndCST;
6342             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6343               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6344             else
6345               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6346             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6347             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6348             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6349             AddUsesToWorkList(ICI);
6350             return &ICI;
6351           }
6352         }
6353       }
6354       
6355       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6356       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6357       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6358       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6359           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6360           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6361         // Compute C << Y.
6362         Value *NS;
6363         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6364           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6365                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6366         } else {
6367           // Insert a logical shift.
6368           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6369                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6370         }
6371         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6372         
6373         // Compute X & (C << Y).
6374         Instruction *NewAnd = 
6375           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6376         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6377         
6378         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6379         return &ICI;
6380       }
6381     }
6382     break;
6383     
6384   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6385     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6386     if (!ShAmt) break;
6387     
6388     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6389     
6390     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6391     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6392     // simplified.
6393     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6394       break;
6395     
6396     if (ICI.isEquality()) {
6397       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6398       // comparison cannot succeed.
6399       Constant *Comp =
6400         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6401       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6402         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6403         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6404         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6405       }
6406       
6407       if (LHSI->hasOneUse()) {
6408         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6409         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6410         Constant *Mask =
6411           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6412         
6413         Instruction *AndI =
6414           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6415                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6416         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6417         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6418                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6419       }
6420     }
6421     
6422     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6423     bool TrueIfSigned = false;
6424     if (LHSI->hasOneUse() &&
6425         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6426       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6427       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6428                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6429       Instruction *AndI =
6430         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6431                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6432       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6433       
6434       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6435                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6436     }
6437     break;
6438   }
6439     
6440   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6441   case Instruction::AShr: {
6442     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6443     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6444     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6445
6446     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6447     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6448     // simplified.
6449     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6450     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6451       break;
6452     
6453     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6454       
6455     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6456     // comparison cannot succeed.
6457     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6458     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6459       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6460     else
6461       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6462     
6463     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6464       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6465       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6466       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6467     }
6468     
6469     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6470     // If so, we can compare against the unshifted value:
6471     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6472     if (LHSI->hasOneUse() &&
6473         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6474                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6475       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6476                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6477     }
6478       
6479     if (LHSI->hasOneUse()) {
6480       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6481       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6482       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6483       
6484       Instruction *AndI =
6485         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6486                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6487       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6488       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6489                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6490     }
6491     break;
6492   }
6493     
6494   case Instruction::SDiv:
6495   case Instruction::UDiv:
6496     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6497     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6498     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6499     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6500     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6501     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6502     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6503       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6504                                           DivRHS))
6505         return R;
6506     break;
6507
6508   case Instruction::Add:
6509     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6510
6511     if (!ICI.isEquality()) {
6512       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6513       if (!LHSC) break;
6514       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6515
6516       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6517                             .subtract(LHSV);
6518
6519       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6520         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6521           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6522                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6523         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6524           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6525                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6526         }
6527       } else {
6528         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6529           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6530                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6531         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6532           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6533                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6534         }
6535       }
6536     }
6537     break;
6538   }
6539   
6540   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6541   if (ICI.isEquality()) {
6542     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6543     
6544     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6545     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6546     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6547       switch (BO->getOpcode()) {
6548       case Instruction::SRem:
6549         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6550         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6551           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6552           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6553             Instruction *NewRem =
6554               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6555                                          BO->getName());
6556             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6557             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6558                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6559           }
6560         }
6561         break;
6562       case Instruction::Add:
6563         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6564         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6565           if (BO->hasOneUse())
6566             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6567                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6568         } else if (RHSV == 0) {
6569           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6570           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6571           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6572           
6573           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6574             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6575           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6576             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6577           else if (BO->hasOneUse()) {
6578             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6579             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6580             Neg->takeName(BO);
6581             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6582           }
6583         }
6584         break;
6585       case Instruction::Xor:
6586         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6587         // the explicit xor.
6588         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6589           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6590                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6591         
6592         // FALLTHROUGH
6593       case Instruction::Sub:
6594         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6595         if (RHSV == 0)
6596           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6597                               BO->getOperand(1));
6598         break;
6599         
6600       case Instruction::Or:
6601         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6602         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6603         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6604           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6605           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6606             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6607                                                              isICMP_NE));
6608         }
6609         break;
6610         
6611       case Instruction::And:
6612         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6613           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6614           // comparison can never succeed!
6615           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6616             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6617                                                              isICMP_NE));
6618           
6619           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6620           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6621             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6622                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6623                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6624           
6625           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6626           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6627             Value *X = BO->getOperand(0);
6628             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6629             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6630               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6631             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6632           }
6633           
6634           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6635           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6636             Value *X = BO->getOperand(0);
6637             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6638             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6639               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6640             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6641           }
6642         }
6643       default: break;
6644       }
6645     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6646       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6647       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6648         AddToWorkList(II);
6649         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6650         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6651         return &ICI;
6652       }
6653     }
6654   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6655             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6656             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6657     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6658       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6659       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6660       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6661       if (SrcTy->isInteger() && 
6662           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6663         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6664         // smaller constant values.
6665         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6666           // X u< 128 => X s> -1
6667           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6668                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6669         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6670                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6671           // X u> 127 => X s< 0
6672           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6673                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6674         }
6675       }
6676     }
6677   }
6678   return 0;
6679 }
6680
6681 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6682 /// We only handle extending casts so far.
6683 ///
6684 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6685   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6686   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6687   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6688   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6689   Value *RHSCIOp;
6690
6691   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6692   // integer type is the same size as the pointer type.
6693   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6694       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6695          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6696     Value *RHSOp = 0;
6697     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6698       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6699     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6700       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6701       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6702       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6703         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6704     }
6705
6706     if (RHSOp)
6707       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6708   }
6709   
6710   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6711   // Enforce this.
6712   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6713       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6714     return 0;
6715
6716   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6717   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6718
6719   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6720     // Not an extension from the same type?
6721     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6722     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6723       return 0;
6724     
6725     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6726     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6727     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6728       return 0;
6729
6730     // Deal with equality cases early.
6731     if (ICI.isEquality())
6732       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6733
6734     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6735     // signed comparison.
6736     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6737       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6738
6739     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6740     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6741   }
6742
6743   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6744   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6745   if (!CI)
6746     return 0;
6747
6748   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6749   // reextended to DestTy.
6750   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6751   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6752
6753   // If the re-extended constant didn't change...
6754   if (Res2 == CI) {
6755     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6756     // For example, we might have:
6757     //    %A = sext short %X to uint
6758     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6759     // It is incorrect to transform this into 
6760     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6761     // because %A may have negative value. 
6762     //
6763     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6764     // signless.
6765     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6766       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6767     return 0;
6768   }
6769
6770   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6771   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6772
6773   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6774   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6775   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6776     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6777   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6778     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6779
6780   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6781   // should have been folded away previously and not enter in here.
6782   Value *Result;
6783   if (isSignedCmp) {
6784     // We're performing a signed comparison.
6785     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6786       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6787     else
6788       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6789   } else {
6790     // We're performing an unsigned comparison.
6791     if (isSignedExt) {
6792       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6793       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6794       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6795       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6796                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6797     } else {
6798       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6799       Result = ConstantInt::getTrue();
6800     }
6801   }
6802
6803   // Finally, return the value computed.
6804   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6805       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6806     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6807
6808   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6809           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6810          "ICmp should be folded!");
6811   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6812     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6813   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6814 }
6815
6816 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6817   return commonShiftTransforms(I);
6818 }
6819
6820 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6821   return commonShiftTransforms(I);
6822 }
6823
6824 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6825   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6826     return R;
6827   
6828   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6829   
6830   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6831   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6832     if (CSI->isAllOnesValue())
6833       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6834   
6835   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6836   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6837       MaskedValueIsZero(Op0,
6838                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6839     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6840   
6841   return 0;
6842 }
6843
6844 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6845   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6846   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6847
6848   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6849   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6850   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6851       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6852     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6853   
6854   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6855     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6856       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6857     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6858       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6859   }
6860   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6861     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6862       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6863     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6864       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6865   }
6866
6867   // Try to fold constant and into select arguments.
6868   if (isa<Constant>(Op0))
6869     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6870       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6871         return R;
6872
6873   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6874     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6875       return Res;
6876   return 0;
6877 }
6878
6879 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6880                                                BinaryOperator &I) {
6881   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6882
6883   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6884   // purpose is to compute bits we don't care about.
6885   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6886   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6887   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6888                            KnownZero, KnownOne))
6889     return &I;
6890   
6891   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6892   // of a signed value.
6893   //
6894   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6895     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6896       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6897     else {
6898       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6899       return &I;
6900     }
6901   }
6902   
6903   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6904   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6905     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6906       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6907         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6908                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6909   
6910   // Try to fold constant and into select arguments.
6911   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6912     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6913       return R;
6914   if (isa<PHINode>(Op0))
6915     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6916       return NV;
6917   
6918   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6919   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6920     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6921     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6922     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6923     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6924     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6925     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6926     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6927         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6928       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6929       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6930       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6931                                                 I.getName());
6932       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6933
6934       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6935       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6936       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6937       // other xforms later if dead.
6938       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6939       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6940       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6941       
6942       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6943       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6944       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6945       // mask as appropriate.
6946       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6947         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6948       else {
6949         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6950         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6951       }
6952
6953       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6954                                                    TI->getName());
6955       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6956
6957       // Return the value truncated to the interesting size.
6958       return new TruncInst(And, I.getType());
6959     }
6960   }
6961   
6962   if (Op0->hasOneUse()) {
6963     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6964       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6965       Value *V1, *V2;
6966       ConstantInt *CC;
6967       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6968         default: break;
6969         case Instruction::Add:
6970         case Instruction::And:
6971         case Instruction::Or:
6972         case Instruction::Xor: {
6973           // These operators commute.
6974           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6975           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6976               match(Op0BO->getOperand(1),
6977                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6978             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6979                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6980                                             Op0BO->getName());
6981             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6982             Instruction *X = 
6983               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6984                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6985             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6986             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6987             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6988                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6989           }
6990           
6991           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6992           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6993           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6994               match(Op0BOOp1, 
6995                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6996               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6997               V2 == Op1) {
6998             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6999                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7000                                                      Op0BO->getName());
7001             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7002             Instruction *XM =
7003               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7004                                         V1->getName()+".mask");
7005             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7006             
7007             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7008           }
7009         }
7010           
7011         // FALL THROUGH.
7012         case Instruction::Sub: {
7013           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7014           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7015               match(Op0BO->getOperand(0),
7016                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
7017             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7018                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7019                                                      Op0BO->getName());
7020             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7021             Instruction *X =
7022               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7023                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7024             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7025             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7026             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7027                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7028           }
7029           
7030           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7031           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7032               match(Op0BO->getOperand(0),
7033                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7034                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7035               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7036                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7037             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7038                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7039                                                      Op0BO->getName());
7040             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7041             Instruction *XM =
7042               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7043                                         V1->getName()+".mask");
7044             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7045             
7046             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7047           }
7048           
7049           break;
7050         }
7051       }
7052       
7053       
7054       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7055       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7056       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7057         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7058         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7059         
7060         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7061           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7062           case Instruction::Add:
7063             isValid = isLeftShift;
7064             break;
7065           case Instruction::Or:
7066           case Instruction::Xor:
7067             highBitSet = false;
7068             break;
7069           case Instruction::And:
7070             highBitSet = true;
7071             break;
7072         }
7073         
7074         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7075         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7076         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7077         // the constant which would cause it to be modified for this
7078         // operation.
7079         //
7080         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7081           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7082         
7083         if (isValid) {
7084           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7085           
7086           Instruction *NewShift =
7087             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7088           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7089           NewShift->takeName(Op0BO);
7090           
7091           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7092                                         NewRHS);
7093         }
7094       }
7095     }
7096   }
7097   
7098   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7099   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7100   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7101     ShiftOp = 0;
7102   
7103   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7104     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7105     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7106     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7107     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7108     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7109     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7110     
7111     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7112     if (AmtSum > TypeBits)
7113       AmtSum = TypeBits;
7114     
7115     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7116     
7117     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7118     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7119       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7120                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7121     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7122                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7123       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7124       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7125     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7126                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7127       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7128       Instruction *Shift =
7129         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7130       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7131
7132       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7133       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7134     }
7135     
7136     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7137     // right.  See if the amounts are equal.
7138     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7139       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7140       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7141         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7142         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7143       }
7144       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7145       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7146         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7147         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7148       }
7149       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7150       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7151       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7152       // generators.
7153       const Type *SExtType = 0;
7154       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7155       case 1  :
7156       case 8  :
7157       case 16 :
7158       case 32 :
7159       case 64 :
7160       case 128:
7161         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7162         break;
7163       default: break;
7164       }
7165       if (SExtType) {
7166         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7167         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7168         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7169       }
7170       // Otherwise, we can't handle it yet.
7171     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7172       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7173       
7174       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7175       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7176         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7177                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7178         Instruction *Shift =
7179           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7180         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7181         
7182         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7183         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7184       }
7185       
7186       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7187       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7188         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7189         Instruction *Shift =
7190           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7191         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7192         
7193         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7194         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7195       }
7196       
7197       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7198     } else {
7199       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7200       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7201
7202       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7203       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7204         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7205                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7206         Instruction *Shift =
7207           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7208                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7209         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7210         
7211         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7212         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7213       }
7214       
7215       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7216       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7217         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7218         Instruction *Shift =
7219           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7220         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7221         
7222         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7223         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7224       }
7225       
7226       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7227     }
7228   }
7229   return 0;
7230 }
7231
7232
7233 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7234 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7235 /// X*Scale+Offset.
7236 ///
7237 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7238                                         int &Offset) {
7239   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7240   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7241     Offset = CI->getZExtValue();
7242     Scale  = 0;
7243     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7244   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7245     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7246       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7247         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7248         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7249         Offset = 0;
7250         return I->getOperand(0);
7251       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7252         // This value is scaled by 'RHS'.
7253         Scale = RHS->getZExtValue();
7254         Offset = 0;
7255         return I->getOperand(0);
7256       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7257         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7258         // where C1 is divisible by C2.
7259         unsigned SubScale;
7260         Value *SubVal = 
7261           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7262         Offset += RHS->getZExtValue();
7263         Scale = SubScale;
7264         return SubVal;
7265       }
7266     }
7267   }
7268
7269   // Otherwise, we can't look past this.
7270   Scale = 1;
7271   Offset = 0;
7272   return Val;
7273 }
7274
7275
7276 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7277 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7278 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7279                                                    AllocationInst &AI) {
7280   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7281   
7282   // Remove any uses of AI that are dead.
7283   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7284   
7285   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7286     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7287     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7288       while (UI != E && *UI == User)
7289         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7290       
7291       ++NumDeadInst;
7292       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7293       EraseInstFromFunction(*User);
7294     }
7295   }
7296   
7297   // Get the type really allocated and the type casted to.
7298   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7299   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7300   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7301
7302   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7303   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7304   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7305
7306   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7307   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7308   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7309   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7310
7311   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7312   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7313   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7314
7315   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7316   // size argument.
7317   unsigned ArraySizeScale;
7318   int ArrayOffset;
7319   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7320     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7321  
7322   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7323   // do the xform.
7324   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7325       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7326
7327   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7328   Value *Amt = 0;
7329   if (Scale == 1) {
7330     Amt = NumElements;
7331   } else {
7332     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7333     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7334     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7335       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7336     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7337     else if (Scale != 1) {
7338       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7339       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7340     }
7341   }
7342   
7343   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7344     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7345     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7346     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7347   }
7348   
7349   AllocationInst *New;
7350   if (isa<MallocInst>(AI))
7351     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7352   else
7353     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7354   InsertNewInstBefore(New, AI);
7355   New->takeName(&AI);
7356   
7357   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7358   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7359   // die soon.
7360   if (!AI.hasOneUse()) {
7361     AddUsesToWorkList(AI);
7362     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7363     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7364     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7365     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7366     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7367   }
7368   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7369 }
7370
7371 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7372 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7373 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7374 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7375 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7376 ///
7377 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7378 /// extension operation if Ty is larger.
7379 ///
7380 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7381 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7382 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7383 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7384 /// efficiently truncated.
7385 ///
7386 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7387 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7388 /// the final result.
7389 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7390                                               unsigned CastOpc,
7391                                               int &NumCastsRemoved) {
7392   // We can always evaluate constants in another type.
7393   if (isa<ConstantInt>(V))
7394     return true;
7395   
7396   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7397   if (!I) return false;
7398   
7399   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7400   
7401   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7402   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7403     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7404     // it, and this will remove a cast overall.
7405     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7406       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7407       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7408       // casts first.
7409       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7410         ++NumCastsRemoved;
7411       return true;
7412     }
7413   }
7414
7415   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7416   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7417   if (!I->hasOneUse()) return false;
7418
7419   switch (I->getOpcode()) {
7420   case Instruction::Add:
7421   case Instruction::Sub:
7422   case Instruction::Mul:
7423   case Instruction::And:
7424   case Instruction::Or:
7425   case Instruction::Xor:
7426     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7427     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7428                                       NumCastsRemoved) &&
7429            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7430                                       NumCastsRemoved);
7431
7432   case Instruction::Shl:
7433     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7434     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7435     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7436       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7437       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7438           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7439         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7440                                           NumCastsRemoved);
7441     }
7442     break;
7443   case Instruction::LShr:
7444     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7445     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7446     // already zeros.
7447     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7448       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7449       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7450       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7451           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7452             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7453           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7454         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7455                                           NumCastsRemoved);
7456       }
7457     }
7458     break;
7459   case Instruction::ZExt:
7460   case Instruction::SExt:
7461   case Instruction::Trunc:
7462     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7463     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7464     // of casts in the input.
7465     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7466       return true;
7467     break;
7468   case Instruction::Select: {
7469     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7470     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7471                                       NumCastsRemoved) &&
7472            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7473                                       NumCastsRemoved);
7474   }
7475   case Instruction::PHI: {
7476     // We can change a phi if we can change all operands.
7477     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7478     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7479       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7480                                       NumCastsRemoved))
7481         return false;
7482     return true;
7483   }
7484   default:
7485     // TODO: Can handle more cases here.
7486     break;
7487   }
7488   
7489   return false;
7490 }
7491
7492 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7493 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7494 /// evaluate the expression.
7495 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7496                                              bool isSigned) {
7497   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7498     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7499
7500   // Otherwise, it must be an instruction.
7501   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7502   Instruction *Res = 0;
7503   switch (I->getOpcode()) {
7504   case Instruction::Add:
7505   case Instruction::Sub:
7506   case Instruction::Mul:
7507   case Instruction::And:
7508   case Instruction::Or:
7509   case Instruction::Xor:
7510   case Instruction::AShr:
7511   case Instruction::LShr:
7512   case Instruction::Shl: {
7513     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7514     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7515     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7516                                  LHS, RHS);
7517     break;
7518   }    
7519   case Instruction::Trunc:
7520   case Instruction::ZExt:
7521   case Instruction::SExt:
7522     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7523     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7524     // new.
7525     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7526       return I->getOperand(0);
7527     
7528     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7529     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7530                            Ty);
7531     break;
7532   case Instruction::Select: {
7533     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7534     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7535     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7536     break;
7537   }
7538   case Instruction::PHI: {
7539     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7540     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7541     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7542       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7543       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7544     }
7545     Res = NPN;
7546     break;
7547   }
7548   default: 
7549     // TODO: Can handle more cases here.
7550     assert(0 && "Unreachable!");
7551     break;
7552   }
7553   
7554   Res->takeName(I);
7555   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7556 }
7557
7558 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7559 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7560   Value *Src = CI.getOperand(0);
7561
7562   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7563   // eliminate it now.
7564   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7565     if (Instruction::CastOps opc = 
7566         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7567       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7568       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7569       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7570     }
7571   }
7572
7573   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7574   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7575     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7576       return NV;
7577
7578   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7579   if (isa<PHINode>(Src))
7580     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7581       return NV;
7582   
7583   return 0;
7584 }
7585
7586 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7587 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7588   Value *Src = CI.getOperand(0);
7589   
7590   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7591     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7592     // this into a cast of the original pointer!
7593     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7594       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7595       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7596       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7597       AddToWorkList(GEP);
7598       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7599       return &CI;
7600     }
7601     
7602     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7603     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7604     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7605     // non-type-safe code.
7606     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7607       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7608         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7609         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7610         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7611         
7612         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7613         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7614         const Type *GEPIdxTy =
7615           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7616         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7617           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7618           
7619           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7620           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7621           // is something like [0 x {int, int}]
7622           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7623           int64_t FirstIdx = 0;
7624           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7625             FirstIdx = Offset/TySize;
7626             Offset %= TySize;
7627           
7628             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7629             if (Offset < 0) {
7630               --FirstIdx;
7631               Offset += TySize;
7632               assert(Offset >= 0);
7633             }
7634             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7635           }
7636           
7637           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7638
7639           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7640           while (Offset) {
7641             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7642               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7643               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7644                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7645                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7646               
7647                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7648                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7649               } else {
7650                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7651                 Offset = 0;
7652                 OrigBase = 0;
7653               }
7654             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7655               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7656               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7657                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7658                 Offset %= EltSize;
7659               } else {
7660                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7661               }
7662               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7663             } else {
7664               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7665               Offset = 0;
7666               OrigBase = 0;
7667             }
7668           }
7669           if (OrigBase) {
7670             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7671             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7672             // two.
7673             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7674                                                           NewIndices.begin(),
7675                                                           NewIndices.end(), "");
7676             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7677             NGEP->takeName(GEP);
7678             
7679             if (isa<BitCastInst>(CI))
7680               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7681             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7682             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7683           }
7684         }
7685       }      
7686     }
7687   }
7688     
7689   return commonCastTransforms(CI);
7690 }
7691
7692
7693
7694 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7695 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7696 /// cases.
7697 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7698 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7699   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7700     return Result;
7701
7702   Value *Src = CI.getOperand(0);
7703   const Type *SrcTy = Src->getType();
7704   const Type *DestTy = CI.getType();
7705   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7706   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7707
7708   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7709   // purpose is to compute bits we don't care about.
7710   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7711   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7712                            KnownZero, KnownOne))
7713     return &CI;
7714
7715   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7716   // can't do anything more. 
7717   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7718   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7719     return 0;
7720
7721   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7722   int NumCastsRemoved = 0;
7723   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7724       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7725                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7726     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7727     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7728     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7729     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7730     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7731     // require that two casts have been eliminated.
7732     bool DoXForm;
7733     switch (CI.getOpcode()) {
7734     default:
7735       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7736       // get here because of the check above.
7737       assert(0 && "Unknown cast type");
7738     case Instruction::Trunc:
7739       DoXForm = true;
7740       break;
7741     case Instruction::ZExt:
7742       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7743       break;
7744     case Instruction::SExt:
7745       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7746       break;
7747     }
7748     
7749     if (DoXForm) {
7750       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7751                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7752       assert(Res->getType() == DestTy);
7753       switch (CI.getOpcode()) {
7754       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7755       case Instruction::Trunc:
7756       case Instruction::BitCast:
7757         // Just replace this cast with the result.
7758         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7759       case Instruction::ZExt: {
7760         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7761         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7762         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7763                                                             SrcBitSize));
7764         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7765       }
7766       case Instruction::SExt:
7767         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7768         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7769             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7770                              CI), DestTy);
7771       }
7772     }
7773   }
7774   
7775   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7776   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7777
7778   switch (SrcI->getOpcode()) {
7779   case Instruction::Add:
7780   case Instruction::Mul:
7781   case Instruction::And:
7782   case Instruction::Or:
7783   case Instruction::Xor:
7784     // If we are discarding information, rewrite.
7785     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7786       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7787       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7788       // only be converting signedness, which is a noop.
7789       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7790           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7791           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7792         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7793         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7794         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7795         return BinaryOperator::Create(
7796             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7797       }
7798     }
7799
7800     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7801     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7802         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7803         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7804         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7805       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7806       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7807     }
7808     break;
7809   case Instruction::SDiv:
7810   case Instruction::UDiv:
7811   case Instruction::SRem:
7812   case Instruction::URem:
7813     // If we are just changing the sign, rewrite.
7814     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7815       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7816       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7817       // only be converting signedness, which is a noop.
7818       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7819           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7820         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7821                                               Op0, DestTy, SrcI);
7822         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7823                                               Op1, DestTy, SrcI);
7824         return BinaryOperator::Create(
7825           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7826       }
7827     }
7828     break;
7829
7830   case Instruction::Shl:
7831     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7832     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7833     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7834     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7835     // in the value.
7836     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7837         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7838       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7839           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7840       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7841       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7842       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7843     }
7844     break;
7845   case Instruction::AShr:
7846     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7847     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7848     // simplifications.
7849     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7850         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7851       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7852       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7853         // Insert the new logical shift right.
7854         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7855       }
7856     }
7857     break;
7858   }
7859   return 0;
7860 }
7861
7862 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7863   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7864     return Result;
7865   
7866   Value *Src = CI.getOperand(0);
7867   const Type *Ty = CI.getType();
7868   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7869   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7870   
7871   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7872     switch (SrcI->getOpcode()) {
7873     default: break;
7874     case Instruction::LShr:
7875       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7876       // are already zeros.
7877       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7878         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7879         
7880         // Get a mask for the bits shifting in.
7881         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7882         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7883         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7884           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7885             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7886
7887           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7888           // shift.
7889           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7890           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7891                                        Ty, CI);
7892           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7893         }
7894       } else {     // This is a variable shr.
7895         
7896         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7897         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7898         // loop-invariant and CSE'd.
7899         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7900           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7901
7902           Value *V = InsertNewInstBefore(
7903               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7904                                      "tmp"), CI);
7905           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7906                                                             SrcI->getOperand(0),
7907                                                             "tmp"), CI);
7908           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7909           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7910         }
7911       }
7912       break;
7913     }
7914   }
7915   
7916   return 0;
7917 }
7918
7919 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7920 /// in order to eliminate the icmp.
7921 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7922                                              bool DoXform) {
7923   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7924   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7925   // cast to integer to avoid the comparison.
7926   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7927     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7928       
7929     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7930     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7931     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7932         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7933       if (!DoXform) return ICI;
7934
7935       Value *In = ICI->getOperand(0);
7936       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7937                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7938       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7939                                                         In->getName()+".lobit"),
7940                                CI);
7941       if (In->getType() != CI.getType())
7942         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7943                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7944
7945       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7946         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7947         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7948                                                          In->getName()+".not"),
7949                                  CI);
7950       }
7951
7952       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7953     }
7954       
7955       
7956       
7957     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7958     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7959     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7960     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7961     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7962     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7963     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7964     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7965     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7966         // This only works for EQ and NE
7967         ICI->isEquality()) {
7968       // If Op1C some other power of two, convert:
7969       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7970       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7971       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7972       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7973         
7974       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7975       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7976         if (!DoXform) return ICI;
7977
7978         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7979         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7980           // (X&4) == 2 --> false
7981           // (X&4) != 2 --> true
7982           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7983           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7984           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7985         }
7986           
7987         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7988         Value *In = ICI->getOperand(0);
7989         if (ShiftAmt) {
7990           // Perform a logical shr by shiftamt.
7991           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7992           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7993                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7994                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7995         }
7996           
7997         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7998           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7999           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8000           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8001         }
8002           
8003         if (CI.getType() == In->getType())
8004           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8005         else
8006           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8007       }
8008     }
8009   }
8010
8011   return 0;
8012 }
8013
8014 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8015   // If one of the common conversion will work ..
8016   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8017     return Result;
8018
8019   Value *Src = CI.getOperand(0);
8020
8021   // If this is a cast of a cast
8022   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8023     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8024     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8025     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8026     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8027       // Get the sizes of the types involved
8028       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8029       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8030       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8031       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8032       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8033       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8034         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8035         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8036         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8037         Instruction *And = 
8038           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8039         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8040         if (And->getType() != CI.getType()) {
8041           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8042           InsertNewInstBefore(And, CI);
8043           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8044         }
8045         return And;
8046       }
8047     }
8048   }
8049
8050   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8051     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8052
8053   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8054   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8055     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8056     // of the (zext icmp) will be transformed.
8057     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8058     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8059     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8060         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8061          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8062       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8063       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8064       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8065     }
8066   }
8067
8068   return 0;
8069 }
8070
8071 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8072   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8073     return I;
8074   
8075   Value *Src = CI.getOperand(0);
8076   
8077   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8078   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8079     return SelectInst::Create(Src,
8080                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8081                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8082
8083   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8084   // eliminate the trunc/sext pair.
8085   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8086     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8087     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8088     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8089     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8090     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8091
8092     if (OpBits == DestBits) {
8093       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8094       // bits, it is already ready.
8095       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8096         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8097     } else if (OpBits < DestBits) {
8098       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8099       // bits, just sext from i32.
8100       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8101         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8102     } else {
8103       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8104       // bits, just truncate to i32.
8105       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8106         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8107     }
8108   }
8109
8110   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8111   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8112   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8113   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8114   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8115   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8116   //   %a = trunc i32 %i to i8
8117   //   %b = shl i8 %a, 6
8118   //   %c = ashr i8 %b, 6
8119   //   %d = sext i8 %c to i32
8120   // into:
8121   //   %a = shl i32 %i, 30
8122   //   %d = ashr i32 %a, 30
8123   Value *A = 0;
8124   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8125   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8126                         m_ConstantInt(CA))) &&
8127       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8128     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8129     if (I->getType() == CI.getType()) {
8130       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8131       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8132       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8133       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8134       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8135                                                         CI.getName()), CI);
8136       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8137     }
8138   }
8139   
8140   return 0;
8141 }
8142
8143 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8144 /// in the specified FP type without changing its value.
8145 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8146   bool losesInfo;
8147   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8148   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8149   if (!losesInfo)
8150     return ConstantFP::get(F);
8151   return 0;
8152 }
8153
8154 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8155 /// through it until we get the source value.
8156 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8157   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8158     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8159       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8160   
8161   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8162   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8163   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8164   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8165     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8166       return V;  // No constant folding of this.
8167     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8168     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8169       return V;
8170     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8171       return V;  // Won't shrink.
8172     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8173       return V;
8174     // Don't try to shrink to various long double types.
8175   }
8176   
8177   return V;
8178 }
8179
8180 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8181   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8182     return I;
8183   
8184   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8185   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8186   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8187   // many builtins (sqrt, etc).
8188   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8189   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8190     switch (OpI->getOpcode()) {
8191     default: break;
8192     case Instruction::Add:
8193     case Instruction::Sub:
8194     case Instruction::Mul:
8195     case Instruction::FDiv:
8196     case Instruction::FRem:
8197       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8198       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8199       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8200       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8201           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8202         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8203         // If the source types were both smaller than the destination type of
8204         // the cast, do this xform.
8205         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8206             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8207           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8208                                       CI.getType(), CI);
8209           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8210                                       CI.getType(), CI);
8211           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8212         }
8213       }
8214       break;  
8215     }
8216   }
8217   return 0;
8218 }
8219
8220 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8221   return commonCastTransforms(CI);
8222 }
8223
8224 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8225   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8226   if (OpI == 0)
8227     return commonCastTransforms(FI);
8228
8229   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8230   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8231   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8232   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8233   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8234   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8235   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8236       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8237       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8238                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8239     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8240
8241   return commonCastTransforms(FI);
8242 }
8243
8244 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8245   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8246   if (OpI == 0)
8247     return commonCastTransforms(FI);
8248   
8249   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8250   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8251   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8252   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8253   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8254   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8255   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8256       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8257       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8258                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8259     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8260   
8261   return commonCastTransforms(FI);
8262 }
8263
8264 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8265   return commonCastTransforms(CI);
8266 }
8267
8268 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8269   return commonCastTransforms(CI);
8270 }
8271
8272 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8273   return commonPointerCastTransforms(CI);
8274 }
8275
8276 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8277   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8278     return I;
8279   
8280   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8281   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8282
8283   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8284   ConstantInt *Cst;
8285   Value *X;
8286   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8287                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8288     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8289     // is a single-index GEP.
8290     if (X->getType() == CI.getType()) {
8291       // Get the size of the pointee type.
8292       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8293
8294       // Convert the constant to intptr type.
8295       APInt Offset = Cst->getValue();
8296       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8297
8298       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8299       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8300         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8301         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8302       }
8303     }
8304     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8305     // struct etc.
8306   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8307              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8308     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8309     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8310     
8311     // Get the size of the pointee type.
8312     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8313     
8314     // Convert the constant to intptr type.
8315     APInt Offset = Cst->getValue();
8316     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8317     
8318     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8319     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8320       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8321       
8322       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8323                                                             "tmp"), CI);
8324       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8325     }
8326   }
8327   return 0;
8328 }
8329
8330 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8331   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8332   // otherwise just apply the common ones.
8333   Value *Src = CI.getOperand(0);
8334   const Type *SrcTy = Src->getType();
8335   const Type *DestTy = CI.getType();
8336
8337   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8338     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8339       return Result;
8340   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8341     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8342       return I;
8343   } else {
8344     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8345       return Result;
8346   }
8347
8348
8349   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8350   // be replaced by the operand.
8351   if (DestTy == Src->getType())
8352     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8353
8354   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8355     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8356     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8357     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8358     
8359     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8360     // required for changing types.
8361     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8362       return 0;
8363     
8364     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8365     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8366     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8367       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8368         return V;
8369     
8370     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8371     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8372     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8373     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8374     unsigned NumZeros = 0;
8375     while (SrcElTy != DstElTy && 
8376            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8377            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8378       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8379       ++NumZeros;
8380     }
8381
8382     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8383     if (SrcElTy == DstElTy) {
8384       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8385       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8386                                        ((Instruction*) NULL));
8387     }
8388   }
8389
8390   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8391     if (SVI->hasOneUse()) {
8392       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8393       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8394       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8395           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8396                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8397           SVI->getType()->getNumElements() ==
8398             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8399         CastInst *Tmp;
8400         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8401         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8402         // us to eliminate at least one cast.
8403         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8404              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8405             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8406              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8407           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8408                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8409           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8410                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8411           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8412           // know the vector types match #elts.
8413           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8414         }
8415       }
8416     }
8417   }
8418   return 0;
8419 }
8420
8421 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8422 ///   %C = or %A, %B
8423 ///   %D = select %cond, %C, %A
8424 /// into:
8425 ///   %C = select %cond, %B, 0
8426 ///   %D = or %A, %C
8427 ///
8428 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8429 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8430 /// equal the other incoming value of the select.
8431 ///
8432 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8433   switch (I->getOpcode()) {
8434   case Instruction::Add:
8435   case Instruction::Mul:
8436   case Instruction::And:
8437   case Instruction::Or:
8438   case Instruction::Xor:
8439     return 3;              // Can fold through either operand.
8440   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8441   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8442   case Instruction::LShr:
8443   case Instruction::AShr:
8444     return 1;
8445   default:
8446     return 0;              // Cannot fold
8447   }
8448 }
8449
8450 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8451 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8452 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8453   switch (I->getOpcode()) {
8454   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8455   case Instruction::Add:
8456   case Instruction::Sub:
8457   case Instruction::Or:
8458   case Instruction::Xor:
8459   case Instruction::Shl:
8460   case Instruction::LShr:
8461   case Instruction::AShr:
8462     return Constant::getNullValue(I->getType());
8463   case Instruction::And:
8464     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8465   case Instruction::Mul:
8466     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8467   }
8468 }
8469
8470 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8471 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8472 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8473                                           Instruction *FI) {
8474   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8475     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8476     // merge.
8477     if (TI->isCast()) {
8478       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8479         return 0;
8480     } else {
8481       return 0;  // unknown unary op.
8482     }
8483
8484     // Fold this by inserting a select from the input values.
8485     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8486                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8487     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8488     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8489                             TI->getType());
8490   }
8491
8492   // Only handle binary operators here.
8493   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8494     return 0;
8495
8496   // Figure out if the operations have any operands in common.
8497   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8498   bool MatchIsOpZero;
8499   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8500     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8501     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8502     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8503     MatchIsOpZero = true;
8504   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8505     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8506     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8507     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8508     MatchIsOpZero = false;
8509   } else if (!TI->isCommutative()) {
8510     return 0;
8511   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8512     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8513     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8514     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8515     MatchIsOpZero = true;
8516   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8517     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8518     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8519     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8520     MatchIsOpZero = true;
8521   } else {
8522     return 0;
8523   }
8524
8525   // If we reach here, they do have operations in common.
8526   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8527                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8528   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8529
8530   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8531     if (MatchIsOpZero)
8532       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8533     else
8534       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8535   }
8536   assert(0 && "Shouldn't get here");
8537   return 0;
8538 }
8539
8540 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8541 /// ICmpInst as its first operand.
8542 ///
8543 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8544                                                    ICmpInst *ICI) {
8545   bool Changed = false;
8546   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8547   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8548   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8549   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8550   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8551
8552   // Check cases where the comparison is with a constant that
8553   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8554   // place here, so make sure the select is the only user.
8555   if (ICI->hasOneUse())
8556     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8557       switch (Pred) {
8558       default: break;
8559       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8560       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8561         // X < MIN ? T : F  -->  F
8562         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8563           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8564         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8565         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8566         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8567             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8568           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8569           CmpRHS = AdjustedRHS;
8570           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8571           ICI->setPredicate(Pred);
8572           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8573           SI.setOperand(1, TrueVal);
8574           SI.setOperand(2, FalseVal);
8575           Changed = true;
8576         }
8577         break;
8578       }
8579       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8580       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8581         // X > MAX ? T : F  -->  F
8582         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8583           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8584         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8585         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8586         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8587             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8588           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8589           CmpRHS = AdjustedRHS;
8590           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8591           ICI->setPredicate(Pred);
8592           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8593           SI.setOperand(1, TrueVal);
8594           SI.setOperand(2, FalseVal);
8595           Changed = true;
8596         }
8597         break;
8598       }
8599       }
8600
8601       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8602       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8603       CmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8604       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8605           match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8606         Pred = CmpInst::getInversePredicate(Pred);
8607       else if (!match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) ||
8608                !match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8609         Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8610       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8611         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8612         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8613         // cast to integer to avoid the comparison.
8614         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8615     
8616         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8617         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8618         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8619             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8620           Value *In = ICI->getOperand(0);
8621           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8622                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8623           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8624                                                           In->getName()+".lobit"),
8625                                    *ICI);
8626           if (In->getType() != SI.getType())
8627             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8628                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8629     
8630           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8631             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8632                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8633     
8634           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8635         }
8636       }
8637     }
8638
8639   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8640     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8641     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8642       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8643     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8644     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8645       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8646     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8647
8648   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8649     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8650     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8651       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8652     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8653     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8654       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8655     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8656   }
8657
8658   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8659
8660   return Changed ? &SI : 0;
8661 }
8662
8663 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8664   Value *CondVal = SI.getCondition();
8665   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8666   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8667
8668   // select true, X, Y  -> X
8669   // select false, X, Y -> Y
8670   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8671     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8672
8673   // select C, X, X -> X
8674   if (TrueVal == FalseVal)
8675     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8676
8677   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8678     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8679   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8680     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8681   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8682     if (isa<Constant>(TrueVal))
8683       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8684     else
8685       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8686   }
8687
8688   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8689     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8690       if (C->getZExtValue()) {
8691         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8692         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8693       } else {
8694         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8695         Value *NotCond =
8696           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8697                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8698         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8699       }
8700     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8701       if (C->getZExtValue() == false) {
8702         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8703         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8704       } else {
8705         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8706         Value *NotCond =
8707           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8708                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8709         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8710       }
8711     }
8712     
8713     // select a, b, a  -> a&b
8714     // select a, a, b  -> a|b
8715     if (CondVal == TrueVal)
8716       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8717     else if (CondVal == FalseVal)
8718       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8719   }
8720
8721   // Selecting between two integer constants?
8722   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8723     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8724       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8725       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8726         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8727       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8728         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8729         Value *NotCond =
8730           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8731                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8732         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8733       }
8734       
8735       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8736
8737       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8738
8739         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8740         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8741           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8742             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8743               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8744               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8745               Value *X = IC->getOperand(0);
8746               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8747               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8748               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8749                                                         ShAmt, "ones");
8750               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8751               
8752               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8753               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8754               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8755               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8756               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8757               if (SRASize < SISize)
8758                 opc = Instruction::SExt;
8759               else if (SRASize > SISize)
8760                 opc = Instruction::Trunc;
8761               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8762             }
8763           }
8764
8765
8766         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8767         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8768         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8769         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8770         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8771           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8772               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8773             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8774               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8775                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8776                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8777                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8778                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8779                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8780                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8781                 // true or false val is the zero.
8782                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8783                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8784                 Value *V = ICA;
8785                 if (ShouldNotVal)
8786                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8787                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8788                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8789               }
8790       }
8791     }
8792
8793   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8794   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8795     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8796       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8797       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8798         // This is not safe in general for floating point:  
8799         // consider X== -0, Y== +0.
8800         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8801         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8802         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8803               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8804             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8805              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8806         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8807       }
8808       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8809       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8810         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8811       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8812
8813     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8814       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8815       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8816         // This is not safe in general for floating point:  
8817         // consider X== -0, Y== +0.
8818         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8819         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8820         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8821               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8822             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8823              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8824           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8825       }
8826       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8827       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8828         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8829       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8830     }
8831     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8832   }
8833
8834   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8835   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8836     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8837       return Result;
8838
8839   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8840     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8841       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8842         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8843
8844         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8845         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8846           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8847             return IV;
8848
8849         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8850         // even legal for FP.
8851         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8852             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8853           AddOp = FI; SubOp = TI;
8854         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8855                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8856           AddOp = TI; SubOp = FI;
8857         }
8858
8859         if (AddOp) {
8860           Value *OtherAddOp = 0;
8861           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8862             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8863           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8864             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8865           }
8866
8867           if (OtherAddOp) {
8868             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8869             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8870             Value *NegVal;  // Compute -Z
8871             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8872               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8873             } else {
8874               NegVal = InsertNewInstBefore(
8875                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8876             }
8877
8878             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8879             Value *NewFalseOp = NegVal;
8880             if (AddOp != TI)
8881               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8882             Instruction *NewSel =
8883               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8884                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8885
8886             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8887             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8888           }
8889         }
8890       }
8891
8892   // See if we can fold the select into one of our operands.
8893   if (SI.getType()->isInteger()) {
8894     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8895     // transformation we are doing here.
8896     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8897       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8898           !isa<Constant>(FalseVal))
8899         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8900           unsigned OpToFold = 0;
8901           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8902             OpToFold = 1;
8903           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8904             OpToFold = 2;
8905           }
8906
8907           if (OpToFold) {
8908             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8909             Instruction *NewSel =
8910               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8911                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8912             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8913             NewSel->takeName(TVI);
8914             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8915               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8916             else {
8917               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8918             }
8919           }
8920         }
8921
8922     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8923       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8924           !isa<Constant>(TrueVal))
8925         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8926           unsigned OpToFold = 0;
8927           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8928             OpToFold = 1;
8929           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8930             OpToFold = 2;
8931           }
8932
8933           if (OpToFold) {
8934             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8935             Instruction *NewSel =
8936               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8937                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8938             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8939             NewSel->takeName(FVI);
8940             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8941               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8942             else
8943               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8944           }
8945         }
8946   }
8947
8948   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8949     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8950     SI.setOperand(1, FalseVal);
8951     SI.setOperand(2, TrueVal);
8952     return &SI;
8953   }
8954
8955   return 0;
8956 }
8957
8958 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8959 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8960 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8961 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8962 /// their preferred alignment from the beginning.
8963 ///
8964 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8965                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8966
8967   User *U = dyn_cast<User>(V);
8968   if (!U) return Align;
8969
8970   switch (getOpcode(U)) {
8971   default: break;
8972   case Instruction::BitCast:
8973     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8974   case Instruction::GetElementPtr: {
8975     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8976     bool AllZeroOperands = true;
8977     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8978       if (!isa<Constant>(*i) ||
8979           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8980         AllZeroOperands = false;
8981         break;
8982       }
8983
8984     if (AllZeroOperands) {
8985       // Treat this like a bitcast.
8986       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8987     }
8988     break;
8989   }
8990   }
8991
8992   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8993     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8994     // of the global.
8995     if (!GV->isDeclaration()) {
8996       GV->setAlignment(PrefAlign);
8997       Align = PrefAlign;
8998     }
8999   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9000     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9001     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9002     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9003       AI->setAlignment(PrefAlign);
9004       Align = PrefAlign;
9005     }
9006   }
9007
9008   return Align;
9009 }
9010
9011 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9012 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9013 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9014 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9015 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9016                                                   unsigned PrefAlign) {
9017   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9018                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9019   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9020   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9021   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9022   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9023   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9024
9025   if (PrefAlign > Align)
9026     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9027   
9028     // We don't need to make any adjustment.
9029   return Align;
9030 }
9031
9032 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9033   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9034   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9035   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9036   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9037
9038   if (CopyAlign < MinAlign) {
9039     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9040     return MI;
9041   }
9042   
9043   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9044   // load/store.
9045   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9046   if (MemOpLength == 0) return 0;
9047   
9048   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9049   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9050   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9051   // case.
9052   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9053   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9054   
9055   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9056     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9057   
9058   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9059   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9060   
9061   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9062   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9063   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9064   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9065   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9066   // integer datatype.
9067   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9068     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9069     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9070       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9071       // down through these levels if so.
9072       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9073         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9074           if (STy->getNumElements() == 1)
9075             SrcETy = STy->getElementType(0);
9076           else
9077             break;
9078         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9079           if (ATy->getNumElements() == 1)
9080             SrcETy = ATy->getElementType();
9081           else
9082             break;
9083         } else
9084           break;
9085       }
9086       
9087       if (SrcETy->isSingleValueType())
9088         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9089     }
9090   }
9091   
9092   
9093   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9094   // infer, use it.
9095   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9096   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9097   
9098   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9099   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9100   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9101   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9102   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9103
9104   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9105   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9106   return MI;
9107 }
9108
9109 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9110   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9111   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9112     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9113     return MI;
9114   }
9115   
9116   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9117   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9118   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9119   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9120     return 0;
9121   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9122   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9123   
9124   // If the length is zero, this is a no-op
9125   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9126   
9127   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9128   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9129     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9130     
9131     Value *Dest = MI->getDest();
9132     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9133
9134     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9135     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9136     
9137     // Extract the fill value and store.
9138     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9139     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9140                                       Alignment), *MI);
9141     
9142     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9143     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9144     return MI;
9145   }
9146
9147   return 0;
9148 }
9149
9150
9151 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9152 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9153 /// the heavy lifting.
9154 ///
9155 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9156   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9157   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9158   
9159   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9160   // visitCallSite.
9161   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9162     bool Changed = false;
9163
9164     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9165     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9166       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9167
9168       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9169         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9170           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9171           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9172           // alignment is sufficient.
9173         }
9174     }
9175
9176     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9177     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9178     // into a call to memcpy.
9179     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9180       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9181         if (GVSrc->isConstant()) {
9182           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9183           Intrinsic::ID MemCpyID;
9184           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
9185             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
9186           else
9187             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
9188           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
9189           Changed = true;
9190         }
9191
9192       // memmove(x,x,size) -> noop.
9193       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9194         return EraseInstFromFunction(CI);
9195     }
9196
9197     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9198     // set, update the alignment.
9199     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9200       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9201         return I;
9202     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9203       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9204         return I;
9205     }
9206           
9207     if (Changed) return II;
9208   }
9209   
9210   switch (II->getIntrinsicID()) {
9211   default: break;
9212   case Intrinsic::bswap:
9213     // bswap(bswap(x)) -> x
9214     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9215       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9216         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9217     break;
9218   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9219   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9220   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9221   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9222   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9223     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9224     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9225     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9226       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9227                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9228                                        CI);
9229       return new LoadInst(Ptr);
9230     }
9231     break;
9232   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9233   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9234     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9235     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9236       const Type *OpPtrTy = 
9237         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9238       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9239       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9240     }
9241     break;
9242   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9243   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9244   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9245     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9246     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9247       const Type *OpPtrTy = 
9248         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9249       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9250       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9251     }
9252     break;
9253     
9254   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9255     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9256     // we can simplify the input based on that, do so now.
9257     uint64_t UndefElts;
9258     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9259                                               UndefElts)) {
9260       II->setOperand(1, V);
9261       return II;
9262     }
9263     break;
9264   }
9265     
9266   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9267     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9268     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9269       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9270       
9271       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9272       bool AllEltsOk = true;
9273       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9274         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9275             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9276           AllEltsOk = false;
9277           break;
9278         }
9279       }
9280       
9281       if (AllEltsOk) {
9282         // Cast the input vectors to byte vectors.
9283         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9284         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9285         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9286         
9287         // Only extract each element once.
9288         Value *ExtractedElts[32];
9289         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9290         
9291         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9292           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9293             continue;
9294           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9295           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9296           
9297           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9298             Instruction *Elt = 
9299               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9300             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9301             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9302           }
9303         
9304           // Insert this value into the result vector.
9305           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9306                                              i, "tmp");
9307           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9308         }
9309         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9310       }
9311     }
9312     break;
9313
9314   case Intrinsic::stackrestore: {
9315     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9316     // happen when variable allocas are DCE'd.
9317     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9318       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9319         BasicBlock::iterator BI = SS;
9320         if (&*++BI == II)
9321           return EraseInstFromFunction(CI);
9322       }
9323     }
9324     
9325     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9326     // same block without an intervening call/alloca.
9327     BasicBlock::iterator BI = II;
9328     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9329     bool CannotRemove = false;
9330     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9331       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9332         CannotRemove = true;
9333         break;
9334       }
9335       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9336         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9337           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9338           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9339             return EraseInstFromFunction(CI);
9340           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9341         } else {
9342           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9343           // restore.
9344           CannotRemove = true;
9345           break;
9346         }
9347       }
9348     }
9349     
9350     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9351     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9352     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9353       return EraseInstFromFunction(CI);
9354     break;
9355   }
9356   }
9357
9358   return visitCallSite(II);
9359 }
9360
9361 // InvokeInst simplification
9362 //
9363 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9364   return visitCallSite(&II);
9365 }
9366
9367 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9368 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9369 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9370                                          const CastInst * const CI,
9371                                          const TargetData * const TD,
9372                                          const int ix) {
9373   if (!CI->isLosslessCast())
9374     return false;
9375
9376   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9377   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9378   // passed explicitly we could avoid this check.
9379   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9380     return true;
9381
9382   const Type* SrcTy = 
9383             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9384   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9385   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9386     return false;
9387   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9388     return false;
9389   return true;
9390 }
9391
9392 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9393 //
9394 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9395   bool Changed = false;
9396
9397   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9398   // to the arguments of the call/invoke.
9399   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9400
9401   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9402
9403   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9404     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9405       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9406       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9407       // be unreachable, as the call is undefined.
9408       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9409                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9410                                     OldCall);
9411       if (!OldCall->use_empty())
9412         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9413       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9414         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9415       return 0;
9416     }
9417
9418   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9419     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9420     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9421     // that we can't modify the CFG here.
9422     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9423                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9424                   CS.getInstruction());
9425
9426     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9427       CS.getInstruction()->
9428         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9429
9430     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9431       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9432       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9433                          ConstantInt::getTrue(), II);
9434     }
9435     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9436   }
9437
9438   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9439     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9440       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9441         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9442
9443   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9444   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9445   if (FTy->isVarArg()) {
9446     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9447     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9448     // the call.
9449     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9450            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9451       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9452       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9453         *I = CI->getOperand(0);
9454         Changed = true;
9455       }
9456     }
9457   }
9458
9459   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9460     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9461     CS.setDoesNotThrow();
9462     Changed = true;
9463   }
9464
9465   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9466 }
9467
9468 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9469 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9470 //
9471 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9472   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9473   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9474   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9475       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9476     return false;
9477   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9478   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9479   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9480
9481   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9482   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9483   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9484   //
9485   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9486   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9487   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9488
9489   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9490     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9491
9492   // Check to see if we are changing the return type...
9493   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9494     if (Callee->isDeclaration() &&
9495         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9496         // a pointer to an integer of the same size.
9497         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9498           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9499       return false;   // Cannot transform this return value.
9500
9501     if (!Caller->use_empty() &&
9502         // void -> non-void is handled specially
9503         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9504       return false;   // Cannot transform this return value.
9505
9506     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9507       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9508       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9509         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9510     }
9511
9512     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9513     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9514     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9515     // the critical edge).  Bail out in this case.
9516     if (!Caller->use_empty())
9517       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9518         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9519              UI != E; ++UI)
9520           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9521             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9522                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9523               return false;
9524   }
9525
9526   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9527   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9528
9529   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9530   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9531     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9532     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9533
9534     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9535       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9536
9537     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9538         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9539       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9540
9541     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9542     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9543     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9544       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9545        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9546     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9547   }
9548
9549   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9550       Callee->isDeclaration())
9551     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9552
9553   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9554       !CallerPAL.isEmpty())
9555     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9556     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9557     // that are compatible with being a vararg call argument.
9558     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9559       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9560         break;
9561       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9562       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9563         return false;
9564     }
9565
9566   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9567   // inserting cast instructions as necessary...
9568   std::vector<Value*> Args;
9569   Args.reserve(NumActualArgs);
9570   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9571   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9572
9573   // Get any return attributes.
9574   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9575
9576   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9577   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9578   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9579
9580   // Add the new return attributes.
9581   if (RAttrs)
9582     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9583
9584   AI = CS.arg_begin();
9585   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9586     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9587     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9588       Args.push_back(*AI);
9589     } else {
9590       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9591           false, ParamTy, false);
9592       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9593       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9594     }
9595
9596     // Add any parameter attributes.
9597     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9598       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9599   }
9600
9601   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9602   // now...
9603   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9604     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9605
9606   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9607   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9608     if (!FT->isVarArg()) {
9609       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9610            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9611     } else {
9612       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9613       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9614         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9615         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9616           // Must promote to pass through va_arg area!
9617           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9618                                                                 PTy, false);
9619           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9620           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9621           Args.push_back(Cast);
9622         } else {
9623           Args.push_back(*AI);
9624         }
9625
9626         // Add any parameter attributes.
9627         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9628           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9629       }
9630     }
9631   }
9632
9633   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9634     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9635
9636   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9637     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9638
9639   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9640
9641   Instruction *NC;
9642   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9643     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9644                             Args.begin(), Args.end(),
9645                             Caller->getName(), Caller);
9646     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9647     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9648   } else {
9649     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9650                           Caller->getName(), Caller);
9651     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9652     if (CI->isTailCall())
9653       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9654     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9655     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9656   }
9657
9658   // Insert a cast of the return type as necessary.
9659   Value *NV = NC;
9660   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9661     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9662       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9663                                                             OldRetTy, false);
9664       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9665
9666       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9667       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9668       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9669         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9670         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9671       } else {
9672         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9673         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9674       }
9675       AddUsersToWorkList(*Caller);
9676     } else {
9677       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9678     }
9679   }
9680
9681   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9682     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9683   Caller->eraseFromParent();
9684   RemoveFromWorkList(Caller);
9685   return true;
9686 }
9687
9688 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9689 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9690 //
9691 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9692   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9693   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9694   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9695   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9696
9697   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9698   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9699   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9700     return 0;
9701
9702   IntrinsicInst *Tramp =
9703     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9704
9705   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9706   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9707   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9708
9709   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9710   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9711     unsigned NestIdx = 1;
9712     const Type *NestTy = 0;
9713     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9714
9715     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9716     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9717          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9718       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9719         // Record the parameter type and any other attributes.
9720         NestTy = *I;
9721         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9722         break;
9723       }
9724
9725     if (NestTy) {
9726       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9727       std::vector<Value*> NewArgs;
9728       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9729
9730       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9731       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9732
9733       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9734       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9735
9736       // Add any result attributes.
9737       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9738         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9739
9740       {
9741         unsigned Idx = 1;
9742         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9743         do {
9744           if (Idx == NestIdx) {
9745             // Add the chain argument and attributes.
9746             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9747             if (NestVal->getType() != NestTy)
9748               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9749             NewArgs.push_back(NestVal);
9750             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9751           }
9752
9753           if (I == E)
9754             break;
9755
9756           // Add the original argument and attributes.
9757           NewArgs.push_back(*I);
9758           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9759             NewAttrs.push_back
9760               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9761
9762           ++Idx, ++I;
9763         } while (1);
9764       }
9765
9766       // Add any function attributes.
9767       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9768         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9769
9770       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9771       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9772       // with the chain parameter inserted.
9773
9774       std::vector<const Type*> NewTypes;
9775       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9776
9777       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9778       // mean appending it.
9779       {
9780         unsigned Idx = 1;
9781         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9782           E = FTy->param_end();
9783
9784         do {
9785           if (Idx == NestIdx)
9786             // Add the chain's type.
9787             NewTypes.push_back(NestTy);
9788
9789           if (I == E)
9790             break;
9791
9792           // Add the original type.
9793           NewTypes.push_back(*I);
9794
9795           ++Idx, ++I;
9796         } while (1);
9797       }
9798
9799       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9800       // code sort out any function type mismatches.
9801       FunctionType *NewFTy =
9802         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9803       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9804         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9805       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9806
9807       Instruction *NewCaller;
9808       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9809         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9810                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9811                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9812                                        Caller->getName(), Caller);
9813         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9814         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9815       } else {
9816         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9817                                      Caller->getName(), Caller);
9818         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9819           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9820         cast<CallInst>(NewCaller)->
9821           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9822         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9823       }
9824       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9825         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9826       Caller->eraseFromParent();
9827       RemoveFromWorkList(Caller);
9828       return 0;
9829     }
9830   }
9831
9832   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9833   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9834   // code sort out any function type mismatches.
9835   Constant *NewCallee =
9836     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9837   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9838   return CS.getInstruction();
9839 }
9840
9841 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9842 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9843 /// and a single binop.
9844 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9845   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9846   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9847          isa<CmpInst>(FirstInst));
9848   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9849   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9850   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9851     
9852   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9853   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9854   
9855   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9856   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9857   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9858     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9859     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9860         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9861         // types or GEP's with different index types.
9862         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9863         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9864       return 0;
9865
9866     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9867     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9868       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9869           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9870         return 0;
9871     
9872     // Keep track of which operand needs a phi node.
9873     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9874     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9875   }
9876   
9877   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9878
9879   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9880   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9881   // hide them behind a phi.
9882   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9883     return 0;
9884   
9885   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9886   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9887   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9888   if (LHSVal == 0) {
9889     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9890                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9891     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9892     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9893     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9894     LHSVal = NewLHS;
9895   }
9896   
9897   if (RHSVal == 0) {
9898     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9899                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9900     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9901     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9902     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9903     RHSVal = NewRHS;
9904   }
9905   
9906   // Add all operands to the new PHIs.
9907   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9908     if (NewLHS) {
9909       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9910       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9911     }
9912     if (NewRHS) {
9913       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9914       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9915     }
9916   }
9917     
9918   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9919     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9920   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9921     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9922                            RHSVal);
9923   else {
9924     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9925     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9926   }
9927 }
9928
9929 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9930 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9931 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9932 /// block it is in.
9933 ///
9934 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9935 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9936 /// to a register.
9937 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9938   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9939   
9940   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9941     if (BBI->mayWriteToMemory())
9942       return false;
9943   
9944   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9945   // profitable to do this xform.
9946   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9947     bool isAddressTaken = false;
9948     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9949          UI != E; ++UI) {
9950       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9951       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9952         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9953         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9954       }
9955       isAddressTaken = true;
9956       break;
9957     }
9958     
9959     if (!isAddressTaken)
9960       return false;
9961   }
9962   
9963   return true;
9964 }
9965
9966
9967 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9968 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9969 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9970 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9971   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9972
9973   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9974   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9975   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9976   // code size and simplifying code.
9977   Constant *ConstantOp = 0;
9978   const Type *CastSrcTy = 0;
9979   bool isVolatile = false;
9980   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9981     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9982   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9983     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9984     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9985     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9986     if (ConstantOp == 0)
9987       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9988   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9989     isVolatile = LI->isVolatile();
9990     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9991     // load and the PHI.
9992     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9993         !isSafeToSinkLoad(LI))
9994       return 0;
9995     
9996     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
9997     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
9998     // the path through the other successor.
9999     if (isVolatile &&
10000         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10001       return 0;
10002     
10003   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10004     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
10005       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10006     // Can't handle general GEPs yet.
10007     return 0;
10008   } else {
10009     return 0;  // Cannot fold this operation.
10010   }
10011
10012   // Check to see if all arguments are the same operation.
10013   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10014     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10015     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10016     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10017       return 0;
10018     if (CastSrcTy) {
10019       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10020         return 0;  // Cast operation must match.
10021     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10022       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10023       // the load and the PHI.
10024       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10025           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10026           !isSafeToSinkLoad(LI))
10027         return 0;
10028       
10029       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10030       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10031       // the path through the other successor.
10032       if (isVolatile &&
10033           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10034         return 0;
10035
10036       
10037     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10038       return 0;
10039     }
10040   }
10041
10042   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10043   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10044   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10045                                    PN.getName()+".in");
10046   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10047
10048   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10049   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10050
10051   // Add all operands to the new PHI.
10052   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10053     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10054     if (NewInVal != InVal)
10055       InVal = 0;
10056     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10057   }
10058
10059   Value *PhiVal;
10060   if (InVal) {
10061     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10062     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10063     PhiVal = InVal;
10064     delete NewPN;
10065   } else {
10066     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10067     PhiVal = NewPN;
10068   }
10069
10070   // Insert and return the new operation.
10071   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10072     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10073   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10074     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10075   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10076     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10077                            PhiVal, ConstantOp);
10078   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10079   
10080   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10081   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10082   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10083   if (isVolatile)
10084     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10085       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10086   
10087   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10088 }
10089
10090 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10091 /// that is dead.
10092 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10093                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10094   if (PN->use_empty()) return true;
10095   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10096
10097   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10098   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10099     return true;
10100   
10101   // Don't scan crazily complex things.
10102   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10103     return false;
10104
10105   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10106     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10107
10108   return false;
10109 }
10110
10111 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10112 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10113 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10114 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10115                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10116   // See if we already saw this PHI node.
10117   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10118     return true;
10119   
10120   // Don't scan crazily complex things.
10121   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10122     return false;
10123  
10124   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10125   // the value.
10126   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10127     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10128     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10129       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10130         return false;
10131     } else if (Op != NonPhiInVal)
10132       return false;
10133   }
10134   
10135   return true;
10136 }
10137
10138
10139 // PHINode simplification
10140 //
10141 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10142   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10143   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10144   
10145   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10146     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10147
10148   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10149   // reducing code size.
10150   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10151       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10152     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10153       return Result;
10154
10155   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10156   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10157   // PHI)... break the cycle.
10158   if (PN.hasOneUse()) {
10159     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10160     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10161       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10162       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10163       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10164         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10165     }
10166    
10167     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10168     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10169     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10170     // common case here is good because the only other things that catch this
10171     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10172     // late.
10173     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10174         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10175         PHIUser->use_back() == &PN) {
10176       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10177     }
10178   }
10179
10180   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10181   // same value, for example:
10182   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10183   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10184   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10185   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10186   {
10187     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10188     // Scan for the first non-phi operand.
10189     while (InValNo != NumOperandVals && 
10190            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10191       ++InValNo;
10192
10193     if (InValNo != NumOperandVals) {
10194       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10195       
10196       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10197       // there is no need to recursively scan other phis.
10198       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10199         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10200         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10201           break;
10202       }
10203       
10204       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10205       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10206       // the value.
10207       if (InValNo == NumOperandVals) {
10208         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10209         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10210           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10211       }
10212     }
10213   }
10214   return 0;
10215 }
10216
10217 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10218                                    Instruction *InsertPoint,
10219                                    InstCombiner *IC) {
10220   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10221   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10222   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10223   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10224   // used for address computation.
10225   Instruction::CastOps opcode = 
10226      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10227       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10228   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10229 }
10230
10231
10232 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10233   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10234   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10235   // If so, eliminate the noop.
10236   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10237     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10238
10239   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10240     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10241
10242   bool HasZeroPointerIndex = false;
10243   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10244     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10245
10246   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10247     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10248
10249   // Eliminate unneeded casts for indices.
10250   bool MadeChange = false;
10251   
10252   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10253   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10254        i != e; ++i, ++GTI) {
10255     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10256       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10257         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10258             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10259           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10260           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10261           // is a 32-bit pointer target.
10262           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10263             MadeChange = true;
10264             *i = CI->getOperand(0);
10265           }
10266         }
10267       }
10268       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10269       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10270       // If the incoming value needs a cast instruction,
10271       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10272       // obvious.
10273       Value *Op = *i;
10274       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10275         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10276           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10277           MadeChange = true;
10278         } else {
10279           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10280                                 GEP);
10281           *i = Op;
10282           MadeChange = true;
10283         }
10284       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10285         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10286           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10287           MadeChange = true;
10288         } else {
10289           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10290                                 GEP);
10291           *i = Op;
10292           MadeChange = true;
10293         }
10294       }
10295     }
10296   }
10297   if (MadeChange) return &GEP;
10298
10299   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10300   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10301   // real input to the dest type.
10302   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10303     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10304       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10305       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10306       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10307         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10308         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10309           if (I != BCI) {
10310             I->takeName(BCI);
10311             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10312             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10313           }
10314           return &GEP;
10315         }
10316       }
10317       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10318     }
10319   }
10320   
10321   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10322   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10323   // getelementptr instructions into a single instruction.
10324   //
10325   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10326   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10327     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10328
10329   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10330     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10331     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10332     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10333     //
10334     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10335         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10336       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10337
10338     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10339
10340     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10341     bool EndsWithSequential = false;
10342     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10343            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10344       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10345
10346     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10347     if (EndsWithSequential) {
10348       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10349       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10350       //
10351       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10352       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10353         Sum = GO1;
10354       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10355         Sum = SO1;
10356       } else {
10357         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10358         // target's pointer size.
10359         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10360           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10361             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10362           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10363             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10364           } else {
10365             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10366             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10367               // Convert GO1 to SO1's type.
10368               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10369
10370             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10371               // Convert SO1 to GO1's type.
10372               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10373             } else {
10374               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10375               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10376               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10377             }
10378           }
10379         }
10380         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10381           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10382         else {
10383           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10384           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10385         }
10386       }
10387
10388       // Recycle the GEP we already have if possible.
10389       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10390         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10391         GEP.setOperand(1, Sum);
10392         return &GEP;
10393       } else {
10394         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10395                        SrcGEPOperands.end()-1);
10396         Indices.push_back(Sum);
10397         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10398       }
10399     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10400                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10401                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10402       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10403       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10404                      SrcGEPOperands.end());
10405       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10406     }
10407
10408     if (!Indices.empty())
10409       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10410                                        Indices.end(), GEP.getName());
10411
10412   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10413     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10414     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10415
10416     // Scan for nonconstants...
10417     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10418     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10419     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10420       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10421
10422     if (I == E) {  // If they are all constants...
10423       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10424                                                     &Indices[0],Indices.size());
10425
10426       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10427       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10428     }
10429   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10430     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10431       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10432     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10433       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10434       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10435       //
10436       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10437       //
10438       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10439       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10440       if (const ArrayType *XATy =
10441           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10442         if (const ArrayType *CATy =
10443             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10444           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10445             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10446             // to an array of the same type as the destination pointer
10447             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10448             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10449             GEP.setOperand(0, X);
10450             return &GEP;
10451           }
10452     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10453       // Transform things like:
10454       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10455       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10456       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10457       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10458       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10459           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10460           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10461         Value *Idx[2];
10462         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10463         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10464         Value *V = InsertNewInstBefore(
10465                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10466         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10467         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10468       }
10469       
10470       // Transform things like:
10471       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10472       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10473       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10474       
10475       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10476         uint64_t ArrayEltSize =
10477             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10478         
10479         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10480         // allow either a mul, shift, or constant here.
10481         Value *NewIdx = 0;
10482         ConstantInt *Scale = 0;
10483         if (ArrayEltSize == 1) {
10484           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10485           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10486         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10487           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10488           Scale = CI;
10489         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10490           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10491               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10492             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10493             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10494             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10495             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10496           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10497                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10498             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10499             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10500           }
10501         }
10502         
10503         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10504         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10505         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10506         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10507         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10508             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10509           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10510                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10511           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10512             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10513                                                        false /*ZExt*/);
10514             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10515             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10516           }
10517
10518           // Insert the new GEP instruction.
10519           Value *Idx[2];
10520           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10521           Idx[1] = NewIdx;
10522           Instruction *NewGEP =
10523             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10524           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10525           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10526           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10527         }
10528       }
10529     }
10530   }
10531
10532   return 0;
10533 }
10534
10535 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10536   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10537   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10538     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10539       const Type *NewTy = 
10540         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10541       AllocationInst *New = 0;
10542
10543       // Create and insert the replacement instruction...
10544       if (isa<MallocInst>(AI))
10545         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10546       else {
10547         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10548         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10549       }
10550
10551       InsertNewInstBefore(New, AI);
10552
10553       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10554       // allocas if possible...
10555       //
10556       BasicBlock::iterator It = New;
10557       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10558
10559       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10560       // insert our getelementptr instruction...
10561       //
10562       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10563       Value *Idx[2];
10564       Idx[0] = NullIdx;
10565       Idx[1] = NullIdx;
10566       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10567                                            New->getName()+".sub", It);
10568
10569       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10570       // allocation.
10571       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10572     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10573       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10574     }
10575   }
10576
10577   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10578   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10579   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10580   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10581       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10582     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10583
10584   return 0;
10585 }
10586
10587 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10588   Value *Op = FI.getOperand(0);
10589
10590   // free undef -> unreachable.
10591   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10592     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10593     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10594                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10595     return EraseInstFromFunction(FI);
10596   }
10597   
10598   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10599   // when lots of inlining happens.
10600   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10601     return EraseInstFromFunction(FI);
10602   
10603   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10604   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10605     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10606     return &FI;
10607   }
10608   
10609   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10610   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10611     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10612       AddToWorkList(GEPI);
10613       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10614       return &FI;
10615     }
10616   }
10617   
10618   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10619   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10620     if (MI->hasOneUse()) {
10621       EraseInstFromFunction(FI);
10622       return EraseInstFromFunction(*MI);
10623     }
10624
10625   return 0;
10626 }
10627
10628
10629 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10630 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10631                                         const TargetData *TD) {
10632   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10633   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10634
10635   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10636     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10637     // directly if string length is small enough.
10638     std::string Str;
10639     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10640       unsigned len = Str.length();
10641       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10642       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10643       // Replace LI with immediate integer store.
10644       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10645         APInt StrVal(numBits, 0);
10646         APInt SingleChar(numBits, 0);
10647         if (TD->isLittleEndian()) {
10648           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10649             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10650             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10651           }
10652         } else {
10653           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10654             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10655             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10656           }
10657           // Append NULL at the end.
10658           SingleChar = 0;
10659           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10660         }
10661         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10662         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10663       }
10664     }
10665   }
10666
10667   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10668   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10669     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10670
10671     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10672          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10673       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10674       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10675       // constants.
10676       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10677         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10678           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10679             Value *Idxs[2];
10680             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10681             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10682             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10683             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10684           }
10685
10686       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10687             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10688           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10689           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10690           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10691           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10692                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10693
10694         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10695         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10696         // the result of the loaded value.
10697         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10698                                                              CI->getName(),
10699                                                          LI.isVolatile()),LI);
10700         // Now cast the result of the load.
10701         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10702       }
10703     }
10704   }
10705   return 0;
10706 }
10707
10708 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10709 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10710 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10711 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10712 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10713   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10714   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10715
10716   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10717   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10718     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10719     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10720
10721   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10722   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10723   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10724   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10725   // the load entirely).
10726   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10727
10728   while (BBI != E) {
10729     --BBI;
10730
10731     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10732     // marked invalid.
10733     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10734       return false;
10735     
10736     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10737       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10738     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10739       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10740     }
10741
10742   }
10743   return false;
10744 }
10745
10746 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10747 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10748 /// value in code like this:
10749 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10750 ///   store i32 0, i32* %t0
10751 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10752 ///   %t2 = load i32* %t1
10753 ///
10754 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10755   // Test if the values are trivially equivalent.
10756   if (A == B) return true;
10757
10758   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10759   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10760       isa<CastInst>(A) ||
10761       isa<PHINode>(A) ||
10762       isa<GetElementPtrInst>(A))
10763     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10764       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10765         return true;
10766
10767   // Otherwise they may not be equivalent.
10768   return false;
10769 }
10770
10771 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10772   Value *Op = LI.getOperand(0);
10773
10774   // Attempt to improve the alignment.
10775   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10776   if (KnownAlign >
10777       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10778                                 LI.getAlignment()))
10779     LI.setAlignment(KnownAlign);
10780
10781   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10782   if (isa<CastInst>(Op))
10783     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10784       return Res;
10785
10786   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10787   if (LI.isVolatile()) return 0;
10788   
10789   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10790   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10791   // separated by a few arithmetic operations.
10792   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10793   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10794        --ScanInsts) {
10795     --BBI;
10796     
10797     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10798       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10799         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10800     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10801       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10802         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10803     }
10804
10805     // Don't skip over things that can modify memory.
10806     if (BBI->mayWriteToMemory())
10807       break;
10808   }
10809
10810   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10811     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10812     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10813     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10814         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10815       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10816       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10817       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10818       // CFG.
10819       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10820                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10821       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10822     }
10823   } 
10824
10825   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10826     // load null/undef -> undef
10827     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10828     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10829         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10830       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10831       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10832       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10833       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10834                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10835       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10836     }
10837
10838     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10839     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10840       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10841         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10842
10843     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10844     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10845       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10846         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10847           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10848             if (Constant *V = 
10849                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10850               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10851         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10852           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10853           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10854           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10855           // CFG.
10856           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10857                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10858           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10859         }
10860
10861       } else if (CE->isCast()) {
10862         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10863           return Res;
10864       }
10865     }
10866   }
10867     
10868   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10869   // is all undef or zero, we know what it loads.
10870   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10871     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10872       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10873         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10874       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10875         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10876     }
10877   }
10878
10879   if (Op->hasOneUse()) {
10880     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10881     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10882     // exposes redundancy in the code.
10883     //
10884     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10885     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10886     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10887     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10888     // unconditionally.
10889     //
10890     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10891       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10892       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10893           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10894         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10895                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10896         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10897                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10898         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10899       }
10900
10901       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10902       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10903         if (C->isNullValue()) {
10904           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10905           return &LI;
10906         }
10907
10908       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10909       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10910         if (C->isNullValue()) {
10911           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10912           return &LI;
10913         }
10914     }
10915   }
10916   return 0;
10917 }
10918
10919 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10920 /// when possible.
10921 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10922   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10923   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10924
10925   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10926   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10927     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10928
10929     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10930       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10931       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10932       // constants.
10933       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10934         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10935           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10936             Value* Idxs[2];
10937             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10938             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10939             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10940             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10941           }
10942
10943       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10944           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10945                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10946
10947         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10948         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10949         // the store, cast the value to be stored.
10950         Value *NewCast;
10951         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10952         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10953         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10954         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10955         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10956           if (CastSrcTy->isInteger())
10957             opcode = Instruction::IntToPtr;
10958         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10959           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10960             opcode = Instruction::PtrToInt;
10961         }
10962         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10963           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10964         else
10965           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10966             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10967             SI);
10968         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10969       }
10970     }
10971   }
10972   return 0;
10973 }
10974
10975 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10976   Value *Val = SI.getOperand(0);
10977   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10978
10979   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10980     EraseInstFromFunction(SI);
10981     ++NumCombined;
10982     return 0;
10983   }
10984   
10985   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10986   // alloca dead.
10987   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10988     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10989       EraseInstFromFunction(SI);
10990       ++NumCombined;
10991       return 0;
10992     }
10993     
10994     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10995       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10996           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10997         EraseInstFromFunction(SI);
10998         ++NumCombined;
10999         return 0;
11000       }
11001   }
11002
11003   // Attempt to improve the alignment.
11004   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11005   if (KnownAlign >
11006       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11007                                 SI.getAlignment()))
11008     SI.setAlignment(KnownAlign);
11009
11010   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11011   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11012   // situation often occurs with bitfield accesses.
11013   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11014   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11015        --ScanInsts) {
11016     --BBI;
11017     
11018     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11019       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11020       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11021           SI.getOperand(1))) {
11022         ++NumDeadStore;
11023         ++BBI;
11024         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11025         continue;
11026       }
11027       break;
11028     }
11029     
11030     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11031     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11032     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11033     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11034       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11035           !SI.isVolatile()) {
11036         EraseInstFromFunction(SI);
11037         ++NumCombined;
11038         return 0;
11039       }
11040       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11041       // may not be dead.
11042       break;
11043     }
11044     
11045     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11046     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11047       break;
11048   }
11049   
11050   
11051   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11052
11053   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11054   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11055     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11056       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11057       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11058         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11059       ++NumCombined;
11060     }
11061     return 0;  // Do not modify these!
11062   }
11063
11064   // store undef, Ptr -> noop
11065   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11066     EraseInstFromFunction(SI);
11067     ++NumCombined;
11068     return 0;
11069   }
11070
11071   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11072   // source instead.
11073   if (isa<CastInst>(Ptr))
11074     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11075       return Res;
11076   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11077     if (CE->isCast())
11078       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11079         return Res;
11080
11081   
11082   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11083   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11084   BBI = &SI; ++BBI;
11085   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11086     if (BI->isUnconditional())
11087       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11088         return 0;  // xform done!
11089   
11090   return 0;
11091 }
11092
11093 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11094 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11095 /// into a phi node with a store in the successor.
11096 ///
11097 /// Simplify things like:
11098 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11099 /// into a phi node with a store in the successor.
11100 ///
11101 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11102   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11103   
11104   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11105   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11106   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11107   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11108   
11109   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11110   // the other predecessor.
11111   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11112   BasicBlock *OtherBB = 0;
11113   if (*PI != StoreBB)
11114     OtherBB = *PI;
11115   ++PI;
11116   if (PI == pred_end(DestBB))
11117     return false;
11118   
11119   if (*PI != StoreBB) {
11120     if (OtherBB)
11121       return false;
11122     OtherBB = *PI;
11123   }
11124   if (++PI != pred_end(DestBB))
11125     return false;
11126
11127   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11128   // for example, if SI is in an infinite loop)
11129   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11130     return false;
11131
11132   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11133   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11134   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11135   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11136     return false;
11137   
11138   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11139   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11140   StoreInst *OtherStore = 0;
11141   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11142     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11143     --BBI;
11144     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11145     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11146       return false;
11147   } else {
11148     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11149     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11150     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11151         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11152       return false;
11153     
11154     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11155     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11156     // lives in OtherBB.
11157     for (;; --BBI) {
11158       // Check to see if we find the matching store.
11159       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11160         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11161           return false;
11162         break;
11163       }
11164       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11165       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11166       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11167           BBI == OtherBB->begin())
11168         return false;
11169     }
11170     
11171     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11172     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11173     // StoreBB.
11174     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11175       // FIXME: This should really be AA driven.
11176       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11177         return false;
11178     }
11179   }
11180   
11181   // Insert a PHI node now if we need it.
11182   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11183   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11184     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11185     PN->reserveOperandSpace(2);
11186     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11187     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11188     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11189   }
11190   
11191   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11192   // insert it.
11193   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11194   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11195                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11196   
11197   // Nuke the old stores.
11198   EraseInstFromFunction(SI);
11199   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11200   ++NumCombined;
11201   return true;
11202 }
11203
11204
11205 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11206   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11207   Value *X = 0;
11208   BasicBlock *TrueDest;
11209   BasicBlock *FalseDest;
11210   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11211       !isa<Constant>(X)) {
11212     // Swap Destinations and condition...
11213     BI.setCondition(X);
11214     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11215     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11216     return &BI;
11217   }
11218
11219   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11220   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11221   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11222                              TrueDest, FalseDest)))
11223     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11224          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11225       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11226       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11227       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11228       NewSCC->takeName(I);
11229       // Swap Destinations and condition...
11230       BI.setCondition(NewSCC);
11231       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11232       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11233       RemoveFromWorkList(I);
11234       I->eraseFromParent();
11235       AddToWorkList(NewSCC);
11236       return &BI;
11237     }
11238
11239   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11240   ICmpInst::Predicate IPred;
11241   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11242                       TrueDest, FalseDest)))
11243     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11244          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11245          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11246       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11247       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11248       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11249       NewSCC->takeName(I);
11250       // Swap Destinations and condition...
11251       BI.setCondition(NewSCC);
11252       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11253       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11254       RemoveFromWorkList(I);
11255       I->eraseFromParent();;
11256       AddToWorkList(NewSCC);
11257       return &BI;
11258     }
11259
11260   return 0;
11261 }
11262
11263 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11264   Value *Cond = SI.getCondition();
11265   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11266     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11267       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11268         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11269         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11270           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11271                                                 AddRHS));
11272         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11273         AddToWorkList(I);
11274         return &SI;
11275       }
11276   }
11277   return 0;
11278 }
11279
11280 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11281   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11282
11283   if (!EV.hasIndices())
11284     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11285
11286   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11287     if (isa<UndefValue>(C))
11288       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11289       
11290     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11291       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11292
11293     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11294       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11295       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11296       if (EV.getNumIndices() > 1)
11297         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11298         // first index
11299         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11300       else
11301         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11302     }
11303     return 0; // Can't handle other constants
11304   } 
11305   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11306     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11307     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11308     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11309          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11310          exti != exte && insi != inse;
11311          ++exti, ++insi) {
11312       if (*insi != *exti)
11313         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11314         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11315         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11316         // operand of the insert. i.e., replace
11317         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11318         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11319         // with
11320         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11321         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11322                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11323     }
11324     if (exti == exte && insi == inse)
11325       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11326       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11327       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11328       // with "i32 42"
11329       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11330     if (exti == exte) {
11331       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11332       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11333       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11334       // with
11335       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11336       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11337       // by switching the order of the insert and extract (though the
11338       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11339       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11340         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11341                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11342         EV);
11343       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11344                                      insi, inse);
11345     }
11346     if (insi == inse)
11347       // The insert list is a prefix of the extract list
11348       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11349       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11350       // i.e., replace
11351       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11352       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11353       // with
11354       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11355       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11356                                       exti, exte);
11357   }
11358   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11359   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11360   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11361   // the value inserted, if appropriate).
11362   return 0;
11363 }
11364
11365 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11366 /// is to leave as a vector operation.
11367 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11368   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11369     return true;
11370   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11371     if (isConstant) return true;
11372     // If all elts are the same, we can extract.
11373     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11374     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11375       if (C->getOperand(i) != Op0)
11376         return false;
11377     return true;
11378   }
11379   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11380   if (!I) return false;
11381   
11382   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11383   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11384   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11385       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11386     return true;
11387   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11388     return true;
11389   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11390     if (BO->hasOneUse() &&
11391         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11392          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11393       return true;
11394   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11395     if (CI->hasOneUse() &&
11396         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11397          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11398       return true;
11399   
11400   return false;
11401 }
11402
11403 /// Read and decode a shufflevector mask.
11404 ///
11405 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11406 /// elements in the input.
11407 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11408   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11409   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11410     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11411   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11412     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11413
11414   std::vector<unsigned> Result;
11415   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11416   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11417     if (isa<UndefValue>(*i))
11418       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11419     else
11420       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11421   return Result;
11422 }
11423
11424 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11425 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11426 /// extracted from the vector.
11427 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11428   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11429   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11430   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11431   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11432     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11433   
11434   if (isa<UndefValue>(V))
11435     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11436   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11437     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11438   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11439     return CP->getOperand(EltNo);
11440   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11441     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11442     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11443       return 0;
11444     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11445     
11446     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11447     // inserted value.
11448     if (EltNo == IIElt) 
11449       return III->getOperand(1);
11450     
11451     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11452     // vector input.
11453     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11454   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11455     unsigned LHSWidth =
11456       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11457     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11458     if (InEl < LHSWidth)
11459       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11460     else if (InEl < LHSWidth*2)
11461       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11462     else
11463       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11464   }
11465   
11466   // Otherwise, we don't know.
11467   return 0;
11468 }
11469
11470 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11471   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11472   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11473     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11474
11475   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11476   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11477     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11478   
11479   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11480     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11481     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11482     // (we do that below, but only when the index is constant).
11483     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11484     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11485       if (C->getOperand(i) != op0) {
11486         op0 = 0; 
11487         break;
11488       }
11489     if (op0)
11490       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11491   }
11492   
11493   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11494   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11495   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11496     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11497     unsigned VectorWidth = 
11498       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11499       
11500     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11501     // crashing the code below.
11502     if (IndexVal >= VectorWidth)
11503       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11504     
11505     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11506     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11507     // property.
11508     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11509       uint64_t UndefElts;
11510       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11511                                                 1 << IndexVal,
11512                                                 UndefElts)) {
11513         EI.setOperand(0, V);
11514         return &EI;
11515       }
11516     }
11517     
11518     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11519       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11520     
11521     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11522     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11523     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11524     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11525       if (const VectorType *VT = 
11526               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11527         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11528           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11529             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11530     }
11531   }
11532   
11533   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11534     if (I->hasOneUse()) {
11535       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11536       // profitable to do so
11537       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11538         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11539         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11540           ExtractElementInst *newEI0 = 
11541             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11542                                    EI.getName()+".lhs");
11543           ExtractElementInst *newEI1 =
11544             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11545                                    EI.getName()+".rhs");
11546           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11547           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11548           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11549         }
11550       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11551         unsigned AS = 
11552           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11553         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11554                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11555         GetElementPtrInst *GEP =
11556           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11557         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11558         return new LoadInst(GEP);
11559       }
11560     }
11561     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11562       // Extracting the inserted element?
11563       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11564         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11565       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11566       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11567       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11568           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11569         AddUsesToWorkList(EI);
11570         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11571         return &EI;
11572       }
11573     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11574       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11575       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11576       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11577         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11578         Value *Src;
11579         unsigned LHSWidth =
11580           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11581
11582         if (SrcIdx < LHSWidth)
11583           Src = SVI->getOperand(0);
11584         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11585           SrcIdx -= LHSWidth;
11586           Src = SVI->getOperand(1);
11587         } else {
11588           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11589         }
11590         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11591       }
11592     }
11593   }
11594   return 0;
11595 }
11596
11597 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11598 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11599 /// Otherwise, return false.
11600 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11601                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11602   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11603          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11604   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11605
11606   if (isa<UndefValue>(V)) {
11607     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11608     return true;
11609   } else if (V == LHS) {
11610     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11611       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11612     return true;
11613   } else if (V == RHS) {
11614     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11615       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11616     return true;
11617   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11618     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11619     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11620     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11621     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11622     
11623     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11624       return false;
11625     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11626     
11627     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11628       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11629       // transitively ok.
11630       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11631         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11632         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11633         return true;
11634       }      
11635     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11636       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11637           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11638         unsigned ExtractedIdx =
11639           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11640         
11641         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11642         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11643           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11644           // transitively ok.
11645           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11646             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11647             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11648               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11649                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11650             } else {
11651               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11652               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11653                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11654               
11655             }
11656             return true;
11657           }
11658         }
11659       }
11660     }
11661   }
11662   // TODO: Handle shufflevector here!
11663   
11664   return false;
11665 }
11666
11667 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11668 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11669 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11670 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11671                                      Value *&RHS) {
11672   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11673          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11674          "Invalid shuffle!");
11675   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11676
11677   if (isa<UndefValue>(V)) {
11678     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11679     return V;
11680   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11681     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11682     return V;
11683   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11684     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11685     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11686     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11687     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11688     
11689     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11690       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11691           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11692         unsigned ExtractedIdx =
11693           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11694         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11695         
11696         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11697         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11698         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11699           RHS = EI->getOperand(0);
11700           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11701           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11702             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11703           return V;
11704         }
11705         
11706         if (VecOp == RHS) {
11707           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11708           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11709           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11710             if (i != InsertedIdx)
11711               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11712           }
11713           return V;
11714         }
11715         
11716         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11717         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11718         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11719           return EI->getOperand(0);
11720         
11721       }
11722     }
11723   }
11724   // TODO: Handle shufflevector here!
11725   
11726   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11727   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11728     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11729   return V;
11730 }
11731
11732 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11733   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11734   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11735   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11736   
11737   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11738   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11739     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11740   
11741   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11742   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11743   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11744     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11745         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11746       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11747       unsigned ExtractedIdx =
11748         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11749       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11750       
11751       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11752         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11753       
11754       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11755         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11756       
11757       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11758       // back into the same place, just use the input vector.
11759       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11760         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11761       
11762       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11763       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11764       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11765       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11766       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11767         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11768         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11769         // Build a new shuffle mask.
11770         std::vector<Constant*> Mask;
11771         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11772           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11773         else {
11774           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11775           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11776                                                        NumVectorElts));
11777         } 
11778         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11779         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11780                                      ConstantVector::get(Mask));
11781       }
11782       
11783       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11784       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11785       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11786         std::vector<Constant*> Mask;
11787         Value *RHS = 0;
11788         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11789         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11790         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11791         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11792       }
11793     }
11794   }
11795
11796   return 0;
11797 }
11798
11799
11800 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11801   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11802   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11803   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11804
11805   bool MadeChange = false;
11806
11807   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11808   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11809     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11810
11811   uint64_t UndefElts;
11812   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11813
11814   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11815     return 0;
11816
11817   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11818   if (VWidth <= 64 &&
11819       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11820     LHS = SVI.getOperand(0);
11821     RHS = SVI.getOperand(1);
11822     MadeChange = true;
11823   }
11824   
11825   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11826   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11827   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11828     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11829       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11830       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11831     }
11832     
11833     // Remap any references to RHS to use LHS.
11834     std::vector<Constant*> Elts;
11835     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11836       if (Mask[i] >= 2*e)
11837         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11838       else {
11839         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11840             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11841           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11842           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11843         } else {
11844           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11845           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11846         }
11847       }
11848     }
11849     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11850     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11851     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11852     LHS = SVI.getOperand(0);
11853     RHS = SVI.getOperand(1);
11854     MadeChange = true;
11855   }
11856   
11857   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11858   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11859     
11860   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11861     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11862     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11863     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11864       
11865     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11866     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11867   }
11868
11869   // Eliminate identity shuffles.
11870   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11871   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11872   
11873   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11874   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11875   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11876   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11877   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11878   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11879   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11880   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11881   // (splat(splat)) -> splat.
11882   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11883     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11884       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11885
11886       std::vector<unsigned> NewMask;
11887       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11888         if (Mask[i] >= 2*e)
11889           NewMask.push_back(2*e);
11890         else
11891           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11892       
11893       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11894       // the replacement.
11895       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11896         std::vector<Constant*> Elts;
11897         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11898           if (NewMask[i] >= e*2) {
11899             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11900           } else {
11901             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11902           }
11903         }
11904         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11905                                      LHSSVI->getOperand(1),
11906                                      ConstantVector::get(Elts));
11907       }
11908     }
11909   }
11910
11911   return MadeChange ? &SVI : 0;
11912 }
11913
11914
11915
11916
11917 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11918 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11919 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11920 /// end of its block.
11921 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11922   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11923
11924   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11925   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11926     return false;
11927
11928   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11929   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11930         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11931     return false;
11932
11933   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11934   // the end of block that could change the value.
11935   if (I->mayReadFromMemory()) {
11936     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11937          Scan != E; ++Scan)
11938       if (Scan->mayWriteToMemory())
11939         return false;
11940   }
11941
11942   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11943
11944   I->moveBefore(InsertPos);
11945   ++NumSunkInst;
11946   return true;
11947 }
11948
11949
11950 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11951 /// all reachable code to the worklist.
11952 ///
11953 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11954 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11955 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11956 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11957 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11958 ///
11959 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11960                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11961                                        InstCombiner &IC,
11962                                        const TargetData *TD) {
11963   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11964   Worklist.push_back(BB);
11965
11966   while (!Worklist.empty()) {
11967     BB = Worklist.back();
11968     Worklist.pop_back();
11969     
11970     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11971     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11972     
11973     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11974       Instruction *Inst = BBI++;
11975       
11976       // DCE instruction if trivially dead.
11977       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11978         ++NumDeadInst;
11979         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11980         Inst->eraseFromParent();
11981         continue;
11982       }
11983       
11984       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11985       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11986         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11987         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11988         ++NumConstProp;
11989         Inst->eraseFromParent();
11990         continue;
11991       }
11992      
11993       IC.AddToWorkList(Inst);
11994     }
11995
11996     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11997     // constant, only visit the reachable successor.
11998     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11999     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12000       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12001         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12002         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12003         Worklist.push_back(ReachableBB);
12004         continue;
12005       }
12006     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12007       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12008         // See if this is an explicit destination.
12009         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12010           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12011             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12012             Worklist.push_back(ReachableBB);
12013             continue;
12014           }
12015         
12016         // Otherwise it is the default destination.
12017         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12018         continue;
12019       }
12020     }
12021     
12022     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12023       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12024   }
12025 }
12026
12027 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12028   bool Changed = false;
12029   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12030   
12031   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12032              << F.getNameStr() << "\n");
12033
12034   {
12035     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12036     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12037     // track of which blocks we visit.
12038     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12039     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12040
12041     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12042     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12043     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12044     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12045       if (!Visited.count(BB)) {
12046         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12047         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12048           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12049
12050           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12051           ++NumDeadInst;
12052
12053           if (!I->use_empty())
12054             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12055           I->eraseFromParent();
12056         }
12057       }
12058   }
12059
12060   while (!Worklist.empty()) {
12061     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12062     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12063
12064     // Check to see if we can DCE the instruction.
12065     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12066       // Add operands to the worklist.
12067       if (I->getNumOperands() < 4)
12068         AddUsesToWorkList(*I);
12069       ++NumDeadInst;
12070
12071       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12072
12073       I->eraseFromParent();
12074       RemoveFromWorkList(I);
12075       continue;
12076     }
12077
12078     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12079     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12080       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12081
12082       // Add operands to the worklist.
12083       AddUsesToWorkList(*I);
12084       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12085
12086       ++NumConstProp;
12087       I->eraseFromParent();
12088       RemoveFromWorkList(I);
12089       continue;
12090     }
12091
12092     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12093       // See if we can constant fold its operands.
12094       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12095         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12096           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12097             i->set(NewC);
12098         }
12099       }
12100     }
12101
12102     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12103     if (I->hasOneUse()) {
12104       BasicBlock *BB = I->getParent();
12105       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12106       if (UserParent != BB) {
12107         bool UserIsSuccessor = false;
12108         // See if the user is one of our successors.
12109         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12110           if (*SI == UserParent) {
12111             UserIsSuccessor = true;
12112             break;
12113           }
12114
12115         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12116         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12117         // otherwise), we can keep going.
12118         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12119             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12120           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12121           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12122       }
12123     }
12124
12125     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12126 #ifndef NDEBUG
12127     std::string OrigI;
12128 #endif
12129     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12130     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12131       ++NumCombined;
12132       // Should we replace the old instruction with a new one?
12133       if (Result != I) {
12134         DOUT << "IC: Old = " << *I
12135              << "    New = " << *Result;
12136
12137         // Everything uses the new instruction now.
12138         I->replaceAllUsesWith(Result);
12139
12140         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12141         AddToWorkList(Result);
12142         AddUsersToWorkList(*Result);
12143
12144         // Move the name to the new instruction first.
12145         Result->takeName(I);
12146
12147         // Insert the new instruction into the basic block...
12148         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12149         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12150
12151         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12152           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12153             ++InsertPos;
12154
12155         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12156
12157         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12158         // use counts.
12159         AddUsesToWorkList(*I);
12160
12161         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12162         // we do not process an instruction that has been deleted.
12163         RemoveFromWorkList(I);
12164
12165         // Erase the old instruction.
12166         InstParent->getInstList().erase(I);
12167       } else {
12168 #ifndef NDEBUG
12169         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12170              << "    New = " << *I;
12171 #endif
12172
12173         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12174         // if so, remove it.
12175         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12176           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12177           // use counts.
12178           AddUsesToWorkList(*I);
12179
12180           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12181           // occurrences of this instruction.
12182           RemoveFromWorkList(I);
12183           I->eraseFromParent();
12184         } else {
12185           AddToWorkList(I);
12186           AddUsersToWorkList(*I);
12187         }
12188       }
12189       Changed = true;
12190     }
12191   }
12192
12193   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12194     
12195   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12196   WorklistMap.clear();
12197   return Changed;
12198 }
12199
12200
12201 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12202   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12203   
12204   bool EverMadeChange = false;
12205
12206   // Iterate while there is work to do.
12207   unsigned Iteration = 0;
12208   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12209     EverMadeChange = true;
12210   return EverMadeChange;
12211 }
12212
12213 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12214   return new InstCombiner();
12215 }
12216
12217