clarify logic.
[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/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
43 #include "llvm/Operator.h"
44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
45 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
46 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
47 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
48 #include "llvm/Target/TargetData.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
50 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
51 #include "llvm/Support/CallSite.h"
52 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
53 #include "llvm/Support/Debug.h"
54 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
55 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
56 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
57 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
58 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
59 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
60 #include "llvm/Support/TargetFolder.h"
61 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
62 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
63 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
64 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
65 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
66 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
67 #include <algorithm>
68 #include <climits>
69 using namespace llvm;
70 using namespace llvm::PatternMatch;
71
72 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
73 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
74 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
75 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
76 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
77
78 namespace {
79   /// InstCombineWorklist - This is the worklist management logic for
80   /// InstCombine.
81   class InstCombineWorklist {
82     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
83     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
84     
85     void operator=(const InstCombineWorklist&RHS);   // DO NOT IMPLEMENT
86     InstCombineWorklist(const InstCombineWorklist&); // DO NOT IMPLEMENT
87   public:
88     InstCombineWorklist() {}
89     
90     bool isEmpty() const { return Worklist.empty(); }
91     
92     /// Add - Add the specified instruction to the worklist if it isn't already
93     /// in it.
94     void Add(Instruction *I) {
95       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second) {
96         DEBUG(errs() << "IC: ADD: " << *I << '\n');
97         Worklist.push_back(I);
98       }
99     }
100     
101     void AddValue(Value *V) {
102       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
103         Add(I);
104     }
105     
106     /// AddInitialGroup - Add the specified batch of stuff in reverse order.
107     /// which should only be done when the worklist is empty and when the group
108     /// has no duplicates.
109     void AddInitialGroup(Instruction *const *List, unsigned NumEntries) {
110       assert(Worklist.empty() && "Worklist must be empty to add initial group");
111       Worklist.reserve(NumEntries+16);
112       DEBUG(errs() << "IC: ADDING: " << NumEntries << " instrs to worklist\n");
113       for (; NumEntries; --NumEntries) {
114         Instruction *I = List[NumEntries-1];
115         WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size()));
116         Worklist.push_back(I);
117       }
118     }
119     
120     // Remove - remove I from the worklist if it exists.
121     void Remove(Instruction *I) {
122       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
123       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
124       
125       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
126       Worklist[It->second] = 0;
127       
128       WorklistMap.erase(It);
129     }
130     
131     Instruction *RemoveOne() {
132       Instruction *I = Worklist.back();
133       Worklist.pop_back();
134       WorklistMap.erase(I);
135       return I;
136     }
137
138     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
139     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
140     /// now.
141     ///
142     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
143       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
144            UI != UE; ++UI)
145         Add(cast<Instruction>(*UI));
146     }
147     
148     
149     /// Zap - check that the worklist is empty and nuke the backing store for
150     /// the map if it is large.
151     void Zap() {
152       assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
153       
154       // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
155       WorklistMap.clear();
156     }
157   };
158 } // end anonymous namespace.
159
160
161 namespace {
162   /// InstCombineIRInserter - This is an IRBuilder insertion helper that works
163   /// just like the normal insertion helper, but also adds any new instructions
164   /// to the instcombine worklist.
165   class InstCombineIRInserter : public IRBuilderDefaultInserter<true> {
166     InstCombineWorklist &Worklist;
167   public:
168     InstCombineIRInserter(InstCombineWorklist &WL) : Worklist(WL) {}
169     
170     void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name,
171                       BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator InsertPt) const {
172       IRBuilderDefaultInserter<true>::InsertHelper(I, Name, BB, InsertPt);
173       Worklist.Add(I);
174     }
175   };
176 } // end anonymous namespace
177
178
179 namespace {
180   class InstCombiner : public FunctionPass,
181                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
182     TargetData *TD;
183     bool MustPreserveLCSSA;
184     bool MadeIRChange;
185   public:
186     /// Worklist - All of the instructions that need to be simplified.
187     InstCombineWorklist Worklist;
188
189     /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
190     /// instructions into the worklist when they are created.
191     typedef IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> BuilderTy;
192     BuilderTy *Builder;
193         
194     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
195     InstCombiner() : FunctionPass(&ID), TD(0), Builder(0) {}
196
197     LLVMContext *Context;
198     LLVMContext *getContext() const { return Context; }
199
200   public:
201     virtual bool runOnFunction(Function &F);
202     
203     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
204
205     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
206       AU.addPreservedID(LCSSAID);
207       AU.setPreservesCFG();
208     }
209
210     TargetData *getTargetData() const { return TD; }
211
212     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
213     // instruction types.  The semantics are as follows:
214     // Return Value:
215     //    null        - No change was made
216     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
217     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
218     //
219     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
220     Instruction *visitFAdd(BinaryOperator &I);
221     Value *OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS, const Type *Ty);
222     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
223     Instruction *visitFSub(BinaryOperator &I);
224     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
225     Instruction *visitFMul(BinaryOperator &I);
226     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
227     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
228     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
229     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
230     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
231     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
232     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
233     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
234     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
235     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
236     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
237     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
238     Instruction *FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
239     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
240     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
241     Instruction *FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
242     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
243                                      Value *A, Value *B, Value *C);
244     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
245     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
246     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
247     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
248     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
249     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
250     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
251                                       Constant *RHSC);
252     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
253     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
254     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
255     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
256                                                 Instruction *LHS,
257                                                 ConstantInt *RHS);
258     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
259                                 ConstantInt *DivRHS);
260
261     Instruction *FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
262                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
263     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
264                                      BinaryOperator &I);
265     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
266     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
267     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
268     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
269     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
270     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
271     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
272     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
273     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
274     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
275     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
276     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
277     Instruction *visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI);
278     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
279     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
280     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
281                                 Instruction *FI);
282     Instruction *FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value*, Value*);
283     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
284     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
285     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
286     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
287
288     Instruction *SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &PN);
289     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
290     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
291     Instruction *visitAllocaInst(AllocaInst &AI);
292     Instruction *visitFree(Instruction &FI);
293     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
294     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
295     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
296     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
297     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
298     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
299     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
300     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
301
302     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
303     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
304
305   private:
306     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
307     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
308     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
309     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
310                                    bool DoXform = true);
311     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
312     DbgDeclareInst *hasOneUsePlusDeclare(Value *V);
313
314
315   public:
316     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
317     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
318     //
319     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
320       assert(New && New->getParent() == 0 &&
321              "New instruction already inserted into a basic block!");
322       BasicBlock *BB = Old.getParent();
323       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
324       Worklist.Add(New);
325       return New;
326     }
327         
328     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
329     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
330     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
331     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
332     // modified.
333     //
334     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
335       Worklist.AddUsersToWorkList(I);   // Add all modified instrs to worklist.
336       
337       // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
338       // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
339       if (&I == V) 
340         V = UndefValue::get(I.getType());
341         
342       I.replaceAllUsesWith(V);
343       return &I;
344     }
345
346     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
347     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
348     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
349     // this function.
350     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
351       DEBUG(errs() << "IC: ERASE " << I << '\n');
352
353       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
354       // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
355       // use counts.
356       if (I.getNumOperands() < 8) {
357         for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
358           if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
359             Worklist.Add(Op);
360       }
361       Worklist.Remove(&I);
362       I.eraseFromParent();
363       MadeIRChange = true;
364       return 0;  // Don't do anything with FI
365     }
366         
367     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
368                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
369       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
370     }
371     
372     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
373                            unsigned Depth = 0) const {
374       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
375     }
376     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
377       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
378     }
379
380   private:
381
382     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
383     /// commutative operators.
384     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
385
386     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
387     /// based on the demanded bits.
388     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
389                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
390                                    unsigned Depth);
391     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
392                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
393                               unsigned Depth=0);
394         
395     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
396     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
397     /// properties that allow us to simplify its operands.
398     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
399         
400     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
401                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
402       
403     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select
404     // which has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction
405     // into the PHI (which is only possible if all operands to the PHI are
406     // constants).
407     //
408     // If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
409     // that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
410     // threading.
411     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I, bool AllowAggressive = false);
412
413     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
414     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
415     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
416     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
417     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
418     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
419     Instruction *FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN);
420
421     
422     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
423                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
424     
425     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
426                               bool isSub, Instruction &I);
427     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
428                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
429     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocaInst &AI);
430     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
431     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
432     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
433     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
434
435
436     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
437
438     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
439                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
440     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
441                                         unsigned PrefAlign = 0);
442
443   };
444 } // end anonymous namespace
445
446 char InstCombiner::ID = 0;
447 static RegisterPass<InstCombiner>
448 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
449
450 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
451 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
452 static unsigned getComplexity(Value *V) {
453   if (isa<Instruction>(V)) {
454     if (BinaryOperator::isNeg(V) ||
455         BinaryOperator::isFNeg(V) ||
456         BinaryOperator::isNot(V))
457       return 3;
458     return 4;
459   }
460   if (isa<Argument>(V)) return 3;
461   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
462 }
463
464 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
465 // it.
466 static bool isOnlyUse(Value *V) {
467   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
468 }
469
470 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
471 // though a va_arg area...
472 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
473   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
474     if (ITy->getBitWidth() < 32)
475       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
476   }
477   return Ty;
478 }
479
480 /// ShouldChangeType - Return true if it is desirable to convert a computation
481 /// from 'From' to 'To'.  We don't want to convert from a legal to an illegal
482 /// type for example, or from a smaller to a larger illegal type.
483 static bool ShouldChangeType(const Type *From, const Type *To,
484                              const TargetData *TD) {
485   assert(isa<IntegerType>(From) && isa<IntegerType>(To));
486   
487   // If we don't have TD, we don't know if the source/dest are legal.
488   if (!TD) return false;
489   
490   unsigned FromWidth = From->getPrimitiveSizeInBits();
491   unsigned ToWidth = To->getPrimitiveSizeInBits();
492   bool FromLegal = TD->isLegalInteger(FromWidth);
493   bool ToLegal = TD->isLegalInteger(ToWidth);
494   
495   // If this is a legal integer from type, and the result would be an illegal
496   // type, don't do the transformation.
497   if (FromLegal && !ToLegal)
498     return false;
499   
500   // Otherwise, if both are illegal, do not increase the size of the result. We
501   // do allow things like i160 -> i64, but not i64 -> i160.
502   if (!FromLegal && !ToLegal && ToWidth > FromWidth)
503     return false;
504   
505   return true;
506 }
507
508 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
509 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
510 /// operand value, otherwise return null.
511 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
512   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
513     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
514       return O->getOperand(0);
515     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
516       if (GEP->hasAllZeroIndices())
517         return GEP->getPointerOperand();
518   }
519   return 0;
520 }
521
522 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
523 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
524 static Instruction::CastOps 
525 isEliminableCastPair(
526   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
527   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
528   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
529   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
530 ) {
531
532   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
533   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
534
535   // Get the opcodes of the two Cast instructions
536   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
537   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
538
539   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
540                                                 DstTy,
541                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
542   
543   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
544   // type that differs from the pointer size.
545   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
546           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
547       (Res == Instruction::PtrToInt &&
548           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
549     Res = 0;
550   
551   return Instruction::CastOps(Res);
552 }
553
554 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
555 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
556 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
557 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
558                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
559   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
560   
561   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
562   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
563     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
564       return false;
565   return true;
566 }
567
568 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
569 // operators:
570 //
571 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
572 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
573 //     binary operators.
574 //
575 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
576 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
577 //
578 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
579   bool Changed = false;
580   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
581     Changed = !I.swapOperands();
582
583   if (!I.isAssociative()) return Changed;
584   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
585   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
586     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
587       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
588         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
589                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
590                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
591         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
592         I.setOperand(1, Folded);
593         return true;
594       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
595         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
596             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
597           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
598           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
599
600           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
601           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
602           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
603                                                     Op1->getOperand(0),
604                                                     Op1->getName(), &I);
605           Worklist.Add(New);
606           I.setOperand(0, New);
607           I.setOperand(1, Folded);
608           return true;
609         }
610     }
611   return Changed;
612 }
613
614 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
615 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
616 //
617 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
618   if (BinaryOperator::isNeg(V))
619     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
620
621   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
622   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
623     return ConstantExpr::getNeg(C);
624
625   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
626     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
627       return ConstantExpr::getNeg(C);
628
629   return 0;
630 }
631
632 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
633 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
634 // form).
635 //
636 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
637   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
638     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
639
640   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
641   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
642     return ConstantExpr::getFNeg(C);
643
644   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
645     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
646       return ConstantExpr::getFNeg(C);
647
648   return 0;
649 }
650
651 /// isFreeToInvert - Return true if the specified value is free to invert (apply
652 /// ~ to).  This happens in cases where the ~ can be eliminated.
653 static inline bool isFreeToInvert(Value *V) {
654   // ~(~(X)) -> X.
655   if (BinaryOperator::isNot(V))
656     return true;
657   
658   // Constants can be considered to be not'ed values.
659   if (isa<ConstantInt>(V))
660     return true;
661   
662   // Compares can be inverted if they have a single use.
663   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(V))
664     return CI->hasOneUse();
665   
666   return false;
667 }
668
669 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
670   // If this is not(not(x)) don't return that this is a not: we want the two
671   // not's to be folded first.
672   if (BinaryOperator::isNot(V)) {
673     Value *Operand = BinaryOperator::getNotArgument(V);
674     if (!isFreeToInvert(Operand))
675       return Operand;
676   }
677
678   // Constants can be considered to be not'ed values...
679   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
680     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
681   return 0;
682 }
683
684
685
686 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
687 // other computations (because it has a constant operand), return the
688 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
689 // Otherwise, return null.
690 //
691 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
692   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
693     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
694       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
695         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
696           return I->getOperand(0);
697       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
698         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
699           // The multiplier is really 1 << CST.
700           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
701           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
702           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
703                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
704           return I->getOperand(0);
705         }
706     }
707   return 0;
708 }
709
710 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
711 static Constant *AddOne(Constant *C) {
712   return ConstantExpr::getAdd(C, 
713     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
714 }
715 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
716 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
717   return ConstantExpr::getSub(C, 
718     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
719 }
720 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
721 /// this size.
722 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
723   uint32_t W = C1->getBitWidth();
724   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
725   if (sign) {
726     LHSExt.sext(W * 2);
727     RHSExt.sext(W * 2);
728   } else {
729     LHSExt.zext(W * 2);
730     RHSExt.zext(W * 2);
731   }
732
733   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
734
735   if (sign) {
736     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
737     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
738     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
739   } else 
740     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
741 }
742
743
744 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
745 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
746 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
747 /// constant and return true.
748 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
749                                    APInt Demanded) {
750   assert(I && "No instruction?");
751   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
752
753   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
754   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
755   if (!OpC) return false;
756
757   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
758   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
759   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
760     return false;
761
762   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
763   Demanded &= OpC->getValue();
764   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
765   return true;
766 }
767
768 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
769 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
770 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
771 // min/max.
772 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
773                                                    const APInt& KnownOne,
774                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
775   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
776          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
777          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
778          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
779   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
780
781   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
782   // bit if it is unknown.
783   Min = KnownOne;
784   Max = KnownOne|UnknownBits;
785   
786   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
787     Min.set(Min.getBitWidth()-1);
788     Max.clear(Max.getBitWidth()-1);
789   }
790 }
791
792 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
793 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
794 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
795 // min/max.
796 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
797                                                      const APInt &KnownOne,
798                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
799   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
800          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
801          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
802          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
803   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
804   
805   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
806   Min = KnownOne;
807   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
808   Max = KnownOne|UnknownBits;
809 }
810
811 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
812 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
813 /// properties that allow us to simplify its operands.
814 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
815   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
816   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
817   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
818   
819   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
820                                      KnownZero, KnownOne, 0);
821   if (V == 0) return false;
822   if (V == &Inst) return true;
823   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
824   return true;
825 }
826
827 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
828 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
829 /// true if it made any change and false otherwise.
830 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
831                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
832                                         unsigned Depth) {
833   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
834                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
835   if (NewVal == 0) return false;
836   U = NewVal;
837   return true;
838 }
839
840
841 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
842 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
843 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
844 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
845 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
846 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
847 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
848 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
849 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
850 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
851 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
852 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
853 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
854 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
855 /// and KnownOne must all be the same.
856 ///
857 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
858 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
859 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
860 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
861 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
862 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
863                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
864                                              unsigned Depth) {
865   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
866   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
867   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
868   const Type *VTy = V->getType();
869   assert((TD || !isa<PointerType>(VTy)) &&
870          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
871   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
872          (!VTy->isIntOrIntVector() ||
873           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
874          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
875          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
876          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
877          "must have same BitWidth");
878   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
879     // We know all of the bits for a constant!
880     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
881     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
882     return 0;
883   }
884   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
885     // We know all of the bits for a constant!
886     KnownOne.clear();
887     KnownZero = DemandedMask;
888     return 0;
889   }
890
891   KnownZero.clear();
892   KnownOne.clear();
893   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
894     if (isa<UndefValue>(V))
895       return 0;
896     return UndefValue::get(VTy);
897   }
898   
899   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
900     return 0;
901   
902   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
903   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
904
905   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
906   if (!I) {
907     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
908     return 0;        // Only analyze instructions.
909   }
910
911   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
912   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
913   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
914   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
915     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
916     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
917     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
918     // this instruction has a simpler value in that context.
919     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
920       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
921       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
922                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
923       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
924                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
925       
926       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
927       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
928       // context.
929       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
930           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
931         return I->getOperand(0);
932       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
933           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
934         return I->getOperand(1);
935       
936       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
937       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
938         return Constant::getNullValue(VTy);
939       
940     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
941       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
942       // only bits from X or Y are demanded.
943       
944       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
945       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
946                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
947       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
948                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
949       
950       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
951       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
952       // context.
953       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
954           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
955         return I->getOperand(0);
956       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
957           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
958         return I->getOperand(1);
959       
960       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
961       // the other side, just use the 'other' side.
962       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
963           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
964         return I->getOperand(0);
965       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
966           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
967         return I->getOperand(1);
968     }
969     
970     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
971     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
972     return 0;
973   }
974   
975   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
976   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
977   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
978   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
979   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
980     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
981   
982   switch (I->getOpcode()) {
983   default:
984     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
985     break;
986   case Instruction::And:
987     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
988     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
989                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
990         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
991                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
992       return I;
993     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
994     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
995
996     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
997     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
998     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
999         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1000       return I->getOperand(0);
1001     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1002         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1003       return I->getOperand(1);
1004     
1005     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1006     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1007       return Constant::getNullValue(VTy);
1008       
1009     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1010     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1011       return I;
1012       
1013     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1014     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1015     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1016     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1017     break;
1018   case Instruction::Or:
1019     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1020     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1021                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1022         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1023                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1024       return I;
1025     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1026     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1027     
1028     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1029     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1030     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1031         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1032       return I->getOperand(0);
1033     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1034         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1035       return I->getOperand(1);
1036
1037     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1038     // the other side, just use the 'other' side.
1039     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1040         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1041       return I->getOperand(0);
1042     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1043         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1044       return I->getOperand(1);
1045         
1046     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1047     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1048       return I;
1049           
1050     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1051     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1052     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1053     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1054     break;
1055   case Instruction::Xor: {
1056     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
1057                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1058         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1059                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1060       return I;
1061     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1062     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1063     
1064     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1065     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1066     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1067       return I->getOperand(0);
1068     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1069       return I->getOperand(1);
1070     
1071     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1072     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1073                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1074     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1075     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1076                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1077     
1078     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1079     // other, turn this into an *inclusive* or.
1080     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1081     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1082       Instruction *Or = 
1083         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1084                                  I->getName());
1085       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1086     }
1087     
1088     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1089     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1090     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1091     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1092     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1093       // all known
1094       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1095         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
1096                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
1097         Instruction *And = 
1098           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1099         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1100       }
1101     }
1102     
1103     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1104     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1105     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1106       return I;
1107     
1108     // If our LHS is an 'and' and if it has one use, and if any of the bits we
1109     // are flipping are known to be set, then the xor is just resetting those
1110     // bits to zero.  We can just knock out bits from the 'and' and the 'xor',
1111     // simplifying both of them.
1112     if (Instruction *LHSInst = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0)))
1113       if (LHSInst->getOpcode() == Instruction::And && LHSInst->hasOneUse() &&
1114           isa<ConstantInt>(I->getOperand(1)) &&
1115           isa<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1)) &&
1116           (LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask) != 0) {
1117         ConstantInt *AndRHS = cast<ConstantInt>(LHSInst->getOperand(1));
1118         ConstantInt *XorRHS = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1));
1119         APInt NewMask = ~(LHSKnownOne & RHSKnownOne & DemandedMask);
1120         
1121         Constant *AndC =
1122           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & AndRHS->getValue());
1123         Instruction *NewAnd = 
1124           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1125         InsertNewInstBefore(NewAnd, *I);
1126         
1127         Constant *XorC =
1128           ConstantInt::get(I->getType(), NewMask & XorRHS->getValue());
1129         Instruction *NewXor =
1130           BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, XorC, "tmp");
1131         return InsertNewInstBefore(NewXor, *I);
1132       }
1133           
1134           
1135     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1136     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1137     break;
1138   }
1139   case Instruction::Select:
1140     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1141                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1142         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1143                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1144       return I;
1145     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1146     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1147     
1148     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1149     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1150         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1151       return I;
1152     
1153     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1154     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1155     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1156     break;
1157   case Instruction::Trunc: {
1158     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1159     DemandedMask.zext(truncBf);
1160     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1161     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1162     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1163                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1164       return I;
1165     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1166     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1167     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1168     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1169     break;
1170   }
1171   case Instruction::BitCast:
1172     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVector())
1173       return false;  // vector->int or fp->int?
1174
1175     if (const VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
1176       if (const VectorType *SrcVTy =
1177             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
1178         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
1179           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
1180           return false;
1181       } else
1182         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
1183         return false;
1184     } else if (isa<VectorType>(I->getOperand(0)->getType()))
1185       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
1186       return false;
1187
1188     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1189                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1190       return I;
1191     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1192     break;
1193   case Instruction::ZExt: {
1194     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1195     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1196     
1197     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1198     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1199     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1200     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1201                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1202       return I;
1203     DemandedMask.zext(BitWidth);
1204     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1205     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1206     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1207     // The top bits are known to be zero.
1208     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1209     break;
1210   }
1211   case Instruction::SExt: {
1212     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1213     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1214     
1215     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1216                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1217
1218     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1219     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1220     // bit is demanded.
1221     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1222       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1223       
1224     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1225     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1226     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1227     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1228                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1229       return I;
1230     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1231     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1232     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1233     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1234       
1235     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1236     // top bits of the result.
1237
1238     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1239     // convert this into a zero extension.
1240     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1241       // Convert to ZExt cast
1242       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1243       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1244     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1245       RHSKnownOne |= NewBits;
1246     }
1247     break;
1248   }
1249   case Instruction::Add: {
1250     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1251     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1252     // either.
1253     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1254       
1255     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1256     // we can do.
1257     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1258       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1259       // won't work if the RHS is zero.
1260       if (RHS->isZero())
1261         break;
1262       
1263       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1264       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1265       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1266
1267       // Find information about known zero/one bits in the input.
1268       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1269                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1270         return I;
1271
1272       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1273       // the constant.
1274       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1275         return I;
1276       
1277       // Avoid excess work.
1278       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1279         break;
1280       
1281       // Turn it into OR if input bits are zero.
1282       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1283         Instruction *Or =
1284           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1285                                    I->getName());
1286         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1287       }
1288       
1289       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1290       // depending on potential carries from the input constant and the
1291       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1292       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1293       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1294       
1295       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1296       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1297       // this scan.
1298       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1299       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1300       
1301       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1302       
1303       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1304       // other, and there is no input carry.
1305       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1306                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1307       
1308       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1309       // is no input carry.
1310       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1311     } else {
1312       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1313       // the high bits of its LHS or RHS.
1314       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1315         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1316         // significant bit and all those below it.
1317         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1318         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1319                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1320             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1321                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1322           return I;
1323       }
1324     }
1325     break;
1326   }
1327   case Instruction::Sub:
1328     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1329     // the high bits of its LHS or RHS.
1330     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1331       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1332       // significant bit and all those below it.
1333       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1334       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1335       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1336                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1337           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1338                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1339         return I;
1340     }
1341     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1342     // the known zeros and ones.
1343     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1344     break;
1345   case Instruction::Shl:
1346     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1347       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1348       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1349       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1350                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1351         return I;
1352       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1353       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1354       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1355       // low bits known zero.
1356       if (ShiftAmt)
1357         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1358     }
1359     break;
1360   case Instruction::LShr:
1361     // For a logical shift right
1362     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1363       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1364       
1365       // Unsigned shift right.
1366       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1367       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1368                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1369         return I;
1370       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1371       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1372       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1373       if (ShiftAmt) {
1374         // Compute the new bits that are at the top now.
1375         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1376         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1377       }
1378     }
1379     break;
1380   case Instruction::AShr:
1381     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1382     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1383     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1384     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1385     if (DemandedMask == 1) {
1386       // Perform the logical shift right.
1387       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1388                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1389       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1390     }    
1391
1392     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1393     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1394     if (DemandedMask.isSignBit())
1395       return I->getOperand(0);
1396     
1397     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1398       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1399       
1400       // Signed shift right.
1401       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1402       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1403       // demanded.
1404       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1405         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1406       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1407                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1408         return I;
1409       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1410       // Compute the new bits that are at the top now.
1411       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1412       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1413       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1414         
1415       // Handle the sign bits.
1416       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1417       // Adjust to where it is now in the mask.
1418       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1419         
1420       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1421       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1422       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1423           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1424         // Perform the logical shift right.
1425         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1426                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1427         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1428       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1429         RHSKnownOne |= HighBits;
1430       }
1431     }
1432     break;
1433   case Instruction::SRem:
1434     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1435       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1436       if (RA.isPowerOf2()) {
1437         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
1438           return I->getOperand(0);
1439
1440         APInt LowBits = RA - 1;
1441         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1442         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1443                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1444           return I;
1445
1446         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1447           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1448
1449         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1450
1451         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1452       }
1453     }
1454     break;
1455   case Instruction::URem: {
1456     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1457     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1458     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1459                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1460         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1461                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1462       return I;
1463
1464     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1465     Leaders = std::max(Leaders,
1466                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1467     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1468     break;
1469   }
1470   case Instruction::Call:
1471     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1472       switch (II->getIntrinsicID()) {
1473       default: break;
1474       case Intrinsic::bswap: {
1475         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1476         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1477         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1478         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1479           
1480         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1481         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1482         // have 14 leading zeros, round to 8.
1483         NLZ &= ~7;
1484         NTZ &= ~7;
1485         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1486         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1487           unsigned ResultBit = NTZ;
1488           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1489           
1490           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1491           // the right place.
1492           Instruction *NewVal;
1493           if (InputBit > ResultBit)
1494             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1495                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1496           else
1497             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1498                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1499           NewVal->takeName(I);
1500           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1501         }
1502           
1503         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1504         break;
1505       }
1506       }
1507     }
1508     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1509     break;
1510   }
1511   
1512   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1513   // constant.
1514   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1515     return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne);
1516   return false;
1517 }
1518
1519
1520 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1521 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1522 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1523 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1524 ///
1525 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1526 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1527 /// returned.  This returns null if no change was made.
1528 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1529                                                 APInt& UndefElts,
1530                                                 unsigned Depth) {
1531   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1532   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1533   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1534
1535   if (isa<UndefValue>(V)) {
1536     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1537     UndefElts = EltMask;
1538     return 0;
1539   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1540     UndefElts = EltMask;
1541     return UndefValue::get(V->getType());
1542   }
1543
1544   UndefElts = 0;
1545   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1546     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1547     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1548
1549     std::vector<Constant*> Elts;
1550     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1551       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1552         Elts.push_back(Undef);
1553         UndefElts.set(i);
1554       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1555         Elts.push_back(Undef);
1556         UndefElts.set(i);
1557       } else {                               // Otherwise, defined.
1558         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1559       }
1560
1561     // If we changed the constant, return it.
1562     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1563     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1564   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1565     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1566     // set to undef.
1567     
1568     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1569     // anything.
1570     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1571       return 0;
1572     
1573     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1574     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1575     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1576     std::vector<Constant*> Elts;
1577     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1578       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1579       Elts.push_back(Elt);
1580     }
1581     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1582     return ConstantVector::get(Elts);
1583   }
1584   
1585   // Limit search depth.
1586   if (Depth == 10)
1587     return 0;
1588
1589   // If multiple users are using the root value, procede with
1590   // simplification conservatively assuming that all elements
1591   // are needed.
1592   if (!V->hasOneUse()) {
1593     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1594     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1595     // the main instcombine process.
1596     if (Depth != 0)
1597       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1598       return 0;
1599
1600     // Conservatively assume that all elements are needed.
1601     DemandedElts = EltMask;
1602   }
1603   
1604   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1605   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
1606   
1607   bool MadeChange = false;
1608   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1609   Value *TmpV;
1610   switch (I->getOpcode()) {
1611   default: break;
1612     
1613   case Instruction::InsertElement: {
1614     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1615     // demand exactly the same input as we produce.
1616     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1617     if (Idx == 0) {
1618       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1619       // which elt is getting updated.
1620       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1621                                         UndefElts2, Depth+1);
1622       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1623       break;
1624     }
1625     
1626     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1627     // insertelement.
1628     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1629     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1630       Worklist.Add(I);
1631       return I->getOperand(0);
1632     }
1633     
1634     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1635     // input demanded set is simpler than the output set.
1636     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1637     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1638     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1639                                       UndefElts, Depth+1);
1640     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1641
1642     // The inserted element is defined.
1643     UndefElts.clear(IdxNo);
1644     break;
1645   }
1646   case Instruction::ShuffleVector: {
1647     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1648     uint64_t LHSVWidth =
1649       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1650     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1651     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1652       if (DemandedElts[i]) {
1653         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1654         if (MaskVal != -1u) {
1655           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1656                  "shufflevector mask index out of range!");
1657           if (MaskVal < LHSVWidth)
1658             LeftDemanded.set(MaskVal);
1659           else
1660             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1661         }
1662       }
1663     }
1664
1665     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1666     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1667                                       UndefElts4, Depth+1);
1668     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1669
1670     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1671     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1672                                       UndefElts3, Depth+1);
1673     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1674
1675     bool NewUndefElts = false;
1676     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1677       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1678       if (MaskVal == -1u) {
1679         UndefElts.set(i);
1680       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1681         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1682           NewUndefElts = true;
1683           UndefElts.set(i);
1684         }
1685       } else {
1686         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1687           NewUndefElts = true;
1688           UndefElts.set(i);
1689         }
1690       }
1691     }
1692
1693     if (NewUndefElts) {
1694       // Add additional discovered undefs.
1695       std::vector<Constant*> Elts;
1696       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1697         if (UndefElts[i])
1698           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
1699         else
1700           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
1701                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1702       }
1703       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1704       MadeChange = true;
1705     }
1706     break;
1707   }
1708   case Instruction::BitCast: {
1709     // Vector->vector casts only.
1710     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1711     if (!VTy) break;
1712     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1713     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1714     unsigned Ratio;
1715
1716     if (VWidth == InVWidth) {
1717       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1718       // elements as are demanded of us.
1719       Ratio = 1;
1720       InputDemandedElts = DemandedElts;
1721     } else if (VWidth > InVWidth) {
1722       // Untested so far.
1723       break;
1724       
1725       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1726       // then an input element is live if any of the corresponding output
1727       // elements are live.
1728       Ratio = VWidth/InVWidth;
1729       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1730         if (DemandedElts[OutIdx])
1731           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1732       }
1733     } else {
1734       // Untested so far.
1735       break;
1736       
1737       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1738       // then an input element is live if the corresponding output element is
1739       // live.
1740       Ratio = InVWidth/VWidth;
1741       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1742         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1743           InputDemandedElts.set(InIdx);
1744     }
1745     
1746     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1747     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1748                                       UndefElts2, Depth+1);
1749     if (TmpV) {
1750       I->setOperand(0, TmpV);
1751       MadeChange = true;
1752     }
1753     
1754     UndefElts = UndefElts2;
1755     if (VWidth > InVWidth) {
1756       llvm_unreachable("Unimp");
1757       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1758       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1759       // undef.
1760       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1761         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1762           UndefElts.set(OutIdx);
1763     } else if (VWidth < InVWidth) {
1764       llvm_unreachable("Unimp");
1765       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1766       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1767       // elements are undef.
1768       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1769       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1770         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1771           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1772     }
1773     break;
1774   }
1775   case Instruction::And:
1776   case Instruction::Or:
1777   case Instruction::Xor:
1778   case Instruction::Add:
1779   case Instruction::Sub:
1780   case Instruction::Mul:
1781     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1782     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1783                                       UndefElts, Depth+1);
1784     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1785     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1786                                       UndefElts2, Depth+1);
1787     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1788       
1789     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1790     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1791     UndefElts &= UndefElts2;
1792     break;
1793     
1794   case Instruction::Call: {
1795     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1796     if (!II) break;
1797     switch (II->getIntrinsicID()) {
1798     default: break;
1799       
1800     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1801     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1802     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1803     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1804     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1805     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1806     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1807     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1808     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1809     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1810       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1811                                         UndefElts, Depth+1);
1812       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1813       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1814                                         UndefElts2, Depth+1);
1815       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1816
1817       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1818       // scalarize it now.
1819       if (DemandedElts == 1) {
1820         switch (II->getIntrinsicID()) {
1821         default: break;
1822         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1823         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1824         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1825         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1826           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1827           Value *LHS = II->getOperand(1);
1828           Value *RHS = II->getOperand(2);
1829           // Extract the element as scalars.
1830           LHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(LHS, 
1831             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1832           RHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(RHS,
1833             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1834           
1835           switch (II->getIntrinsicID()) {
1836           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1837           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1838           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1839             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1840                                                         II->getName()), *II);
1841             break;
1842           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1843           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1844             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1845                                                          II->getName()), *II);
1846             break;
1847           }
1848           
1849           Instruction *New =
1850             InsertElementInst::Create(
1851               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1852               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), II->getName());
1853           InsertNewInstBefore(New, *II);
1854           return New;
1855         }            
1856       }
1857         
1858       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1859       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1860       UndefElts &= UndefElts2;
1861       break;
1862     }
1863     break;
1864   }
1865   }
1866   return MadeChange ? I : 0;
1867 }
1868
1869
1870 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1871 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1872 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1873 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1874 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1875 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1876 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1877 ///
1878 template<typename Functor>
1879 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1880   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1881   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1882
1883   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1884   if (F.shouldApply(LHS))
1885     return F.apply(Root);
1886
1887   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1888   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1889   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1890     // Should we apply this transform to the RHS?
1891     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1892
1893     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1894     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1895       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1896       ShouldApply = true;
1897     }
1898
1899     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1900     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1901     if (ShouldApply) {
1902       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1903       // and perform the reassociation.
1904       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1905
1906       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1907       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1908
1909       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1910       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1911       if (&Root == TmpLHSI) {
1912         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1913         return 0;
1914       }
1915       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1916       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1917       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1918       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1919       ARI = Root;
1920
1921       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1922       // get to LHSI.
1923       while (TmpLHSI != LHSI) {
1924         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1925         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1926         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1927         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1928         ARI = NextLHSI;
1929
1930         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1931         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1932         TmpLHSI = NextLHSI;
1933         ExtraOperand = NextOp;
1934       }
1935
1936       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1937       // the transformation...
1938       return F.apply(Root);
1939     }
1940
1941     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1942   }
1943   return 0;
1944 }
1945
1946 namespace {
1947
1948 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1949 struct AddRHS {
1950   Value *RHS;
1951   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1952   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1953   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1954     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1955                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1956   }
1957 };
1958
1959 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1960 //                 iff C1&C2 == 0
1961 struct AddMaskingAnd {
1962   Constant *C2;
1963   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1964   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1965     ConstantInt *C1;
1966     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1967            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1968   }
1969   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1970     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1971   }
1972 };
1973
1974 }
1975
1976 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1977                                              InstCombiner *IC) {
1978   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
1979     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
1980
1981   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1982   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1983   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1984
1985   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1986     if (ConstIsRHS)
1987       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1988     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1989   }
1990
1991   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1992   if (!ConstIsRHS)
1993     std::swap(Op0, Op1);
1994   
1995   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1996     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
1997                                     SO->getName()+".op");
1998   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
1999     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
2000                                    SO->getName()+".cmp");
2001   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
2002     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
2003                                    SO->getName()+".cmp");
2004   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
2005 }
2006
2007 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2008 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2009 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2010 // not have a second operand.
2011 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2012                                      InstCombiner *IC) {
2013   // Don't modify shared select instructions
2014   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2015   Value *TV = SI->getOperand(1);
2016   Value *FV = SI->getOperand(2);
2017
2018   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2019     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2020     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(*IC->getContext())) return 0;
2021
2022     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2023     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2024
2025     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2026                               SelectFalseVal);
2027   }
2028   return 0;
2029 }
2030
2031
2032 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
2033 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
2034 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
2035 ///
2036 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
2037 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
2038 /// threading.
2039 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
2040                                          bool AllowAggressive) {
2041   AllowAggressive = false;
2042   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2043   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2044   if (NumPHIValues == 0 ||
2045       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
2046       // hard to make jump threading happen.
2047       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
2048     return 0;
2049   
2050   
2051   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
2052   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
2053   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
2054   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
2055   // their computation can be expensive without a cost model.
2056   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2057   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2058     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
2059         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
2060       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2061       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2062       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2063       
2064       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2065       // loop.
2066       if (NonConstBB == I.getParent())
2067         return 0;
2068     }
2069   
2070   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2071   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2072   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2073   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2074   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
2075     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2076     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2077   }
2078
2079   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2080   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2081   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2082   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2083   NewPN->takeName(PN);
2084
2085   // Next, add all of the operands to the PHI.
2086   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
2087     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
2088     // not the true/false values.
2089     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
2090     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
2091     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
2092     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2093       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
2094       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2095       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2096       Value *InV = 0;
2097       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2098         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
2099       } else {
2100         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2101         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
2102                                  FalseVInPred,
2103                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
2104         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2105       }
2106       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
2107     }
2108   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
2109     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2110     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2111       Value *InV = 0;
2112       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2113         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2114           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2115         else
2116           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2117       } else {
2118         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2119         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2120           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2121                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2122                                        NonConstBB->getTerminator());
2123         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2124           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2125                                 CI->getPredicate(),
2126                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2127                                 NonConstBB->getTerminator());
2128         else
2129           llvm_unreachable("Unknown binop!");
2130         
2131         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2132       }
2133       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2134     }
2135   } else { 
2136     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2137     const Type *RetTy = CI->getType();
2138     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2139       Value *InV;
2140       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2141         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2142       } else {
2143         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2144         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2145                                I.getType(), "phitmp", 
2146                                NonConstBB->getTerminator());
2147         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2148       }
2149       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2150     }
2151   }
2152   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2153 }
2154
2155
2156 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2157 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2158 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2159 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2160 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2161   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2162   // ones.
2163   
2164   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2165   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2166   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2167   // sign extend fine.
2168   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2169     return true;
2170   
2171   
2172   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2173   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2174   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2175   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2176   
2177   // TODO: Implement.
2178   
2179   return false;
2180 }
2181
2182
2183 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2184   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2185   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2186
2187   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2188     // X + undef -> undef
2189     if (isa<UndefValue>(RHS))
2190       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2191
2192     // X + 0 --> X
2193     if (RHSC->isNullValue())
2194       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2195
2196     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2197       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2198       const APInt& Val = CI->getValue();
2199       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2200       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2201         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2202       
2203       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2204       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2205       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2206         return &I;
2207
2208       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
2209       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2210         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2211           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
2212     }
2213
2214     if (isa<PHINode>(LHS))
2215       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2216         return NV;
2217     
2218     ConstantInt *XorRHS = 0;
2219     Value *XorLHS = 0;
2220     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2221         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2222       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
2223       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2224       
2225       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2226       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2227       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2228       do {
2229         if (TySizeBits > Size) {
2230           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2231           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2232           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2233               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2234             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2235             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2236                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2237               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2238             break;
2239           }
2240         }
2241         Size >>= 1;
2242         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2243         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2244       } while (Size >= 1);
2245       
2246       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2247       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2248       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2249       // that the back ends can handle.
2250       const Type *MiddleType = 0;
2251       switch (Size) {
2252         default: break;
2253         case 32: MiddleType = Type::getInt32Ty(*Context); break;
2254         case 16: MiddleType = Type::getInt16Ty(*Context); break;
2255         case  8: MiddleType = Type::getInt8Ty(*Context); break;
2256       }
2257       if (MiddleType) {
2258         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
2259         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2260       }
2261     }
2262   }
2263
2264   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2265     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2266
2267   // X + X --> X << 1
2268   if (I.getType()->isInteger()) {
2269     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
2270       return Result;
2271
2272     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2273       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2274         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2275           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2276     }
2277     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2278       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2279         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2280           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2281     }
2282   }
2283
2284   // -A + B  -->  B - A
2285   // -A + -B  -->  -(A + B)
2286   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2287     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2288       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2289         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2290         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2291       }
2292     }
2293     
2294     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2295   }
2296
2297   // A + -B  -->  A - B
2298   if (!isa<Constant>(RHS))
2299     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2300       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2301
2302
2303   ConstantInt *C2;
2304   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2305     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2306       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2307
2308     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2309     ConstantInt *C1;
2310     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2311       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
2312   }
2313
2314   // X + X*C --> X * (C+1)
2315   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2316     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2317
2318   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2319   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2320       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2321     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2322   
2323
2324   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2325   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2326     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2327       return R;
2328   
2329   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2330   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2331     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2332     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2333     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2334     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2335     if (LHSKnownZero != 0) {
2336       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2337       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2338       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2339       
2340       // No bits in common -> bitwise or.
2341       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2342         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2343     }
2344   }
2345
2346   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2347   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2348     Value *W, *X, *Y, *Z;
2349     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2350         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2351       if (W != Y) {
2352         if (W == Z) {
2353           std::swap(Y, Z);
2354         } else if (Y == X) {
2355           std::swap(W, X);
2356         } else if (X == Z) {
2357           std::swap(Y, Z);
2358           std::swap(W, X);
2359         }
2360       }
2361
2362       if (W == Y) {
2363         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
2364         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2365       }
2366     }
2367   }
2368
2369   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2370     Value *X = 0;
2371     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2372       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2373
2374     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2375     if (LHS->hasOneUse() &&
2376         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2377       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
2378       if (Anded == CRHS) {
2379         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2380         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2381         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2382
2383         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2384         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2385
2386         // See if the and mask includes all of these bits.
2387         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2388
2389         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2390           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2391           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
2392           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2393         }
2394       }
2395     }
2396
2397     // Try to fold constant add into select arguments.
2398     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2399       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2400         return R;
2401   }
2402
2403   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2404   {
2405     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2406     Value *A = RHS;
2407     if (!SI) {
2408       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2409       A = LHS;
2410     }
2411     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2412       Value *TV = SI->getTrueValue();
2413       Value *FV = SI->getFalseValue();
2414       Value *N;
2415
2416       // Can we fold the add into the argument of the select?
2417       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2418       if (match(FV, m_Zero()) &&
2419           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2420         // Fold the add into the true select value.
2421         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2422       if (match(TV, m_Zero()) &&
2423           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2424         // Fold the add into the false select value.
2425         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2426     }
2427   }
2428
2429   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2430   // integer add followed by a sext.
2431   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2432     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2433     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2434       Constant *CI = 
2435         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2436       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2437           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2438           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2439         // Insert the new, smaller add.
2440         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2441                                               CI, "addconv");
2442         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2443       }
2444     }
2445     
2446     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2447     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2448       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2449       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2450       // integer add will not overflow.
2451       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2452           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2453           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2454                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2455         // Insert the new integer add.
2456         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2457                                               RHSConv->getOperand(0), "addconv");
2458         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2459       }
2460     }
2461   }
2462
2463   return Changed ? &I : 0;
2464 }
2465
2466 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
2467   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2468   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2469
2470   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2471     // X + 0 --> X
2472     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2473       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2474                               (I.getType())->getValueAPF()))
2475         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2476     }
2477
2478     if (isa<PHINode>(LHS))
2479       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2480         return NV;
2481   }
2482
2483   // -A + B  -->  B - A
2484   // -A + -B  -->  -(A + B)
2485   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
2486     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
2487
2488   // A + -B  -->  A - B
2489   if (!isa<Constant>(RHS))
2490     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
2491       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
2492
2493   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2494   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2495     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2496       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2497
2498   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2499   // integer add followed by a promotion.
2500   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2501     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2502     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2503     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2504     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2505     // instcombined.
2506     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2507       Constant *CI = 
2508       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2509       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2510           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2511           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2512         // Insert the new integer add.
2513         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
2514                                               CI, "addconv");
2515         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2516       }
2517     }
2518     
2519     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2520     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2521       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2522       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2523       // and if the integer add will not overflow.
2524       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2525           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2526           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2527                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2528         // Insert the new integer add.
2529         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2530                                               RHSConv->getOperand(0),"addconv");
2531         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2532       }
2533     }
2534   }
2535   
2536   return Changed ? &I : 0;
2537 }
2538
2539
2540 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2541 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2542 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2543 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, InstCombiner &IC) {
2544   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2545   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2546   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(GEP->getContext());
2547   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
2548
2549   // Build a mask for high order bits.
2550   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2551   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2552
2553   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
2554        ++i, ++GTI) {
2555     Value *Op = *i;
2556     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2557     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
2558       if (OpC->isZero()) continue;
2559       
2560       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2561       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2562         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
2563         
2564         Result = IC.Builder->CreateAdd(Result,
2565                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
2566                                        GEP->getName()+".offs");
2567         continue;
2568       }
2569       
2570       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2571       Constant *OC =
2572               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
2573       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
2574       // Emit an add instruction.
2575       Result = IC.Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
2576       continue;
2577     }
2578     // Convert to correct type.
2579     if (Op->getType() != IntPtrTy)
2580       Op = IC.Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
2581     if (Size != 1) {
2582       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
2583       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2584       Op = IC.Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
2585     }
2586
2587     // Emit an add instruction.
2588     Result = IC.Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
2589   }
2590   return Result;
2591 }
2592
2593
2594 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
2595 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
2596 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
2597 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
2598 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
2599 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
2600 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
2601 ///
2602 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
2603 /// 
2604 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
2605                                           InstCombiner &IC) {
2606   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
2607   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2608
2609   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
2610   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
2611   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
2612   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
2613   // because the expression will cross zero at the same point.
2614   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
2615   int64_t Offset = 0;
2616   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
2617     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
2618       // Compute the aggregate offset of constant indices.
2619       if (CI->isZero()) continue;
2620
2621       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2622       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2623         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2624       } else {
2625         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2626         Offset += Size*CI->getSExtValue();
2627       }
2628     } else {
2629       // Found our variable index.
2630       break;
2631     }
2632   }
2633   
2634   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
2635   // evaluate it the general way.
2636   if (i == e) return 0;
2637   
2638   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
2639   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
2640   // 4 if the variable index is into an array of i32.
2641   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2642   
2643   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
2644   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
2645     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
2646     if (!CI) return 0;
2647    
2648     // Compute the aggregate offset of constant indices.
2649     if (CI->isZero()) continue;
2650     
2651     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
2652     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
2653       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
2654     } else {
2655       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
2656       Offset += Size*CI->getSExtValue();
2657     }
2658   }
2659   
2660   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
2661   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
2662   // the index.
2663   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2664   if (Offset == 0) {
2665     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
2666     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
2667     // computation crosses zero.
2668     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
2669       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, 
2670                                   TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext()),
2671                                   VariableIdx->getName(), &I);
2672     return VariableIdx;
2673   }
2674   
2675   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
2676   // the pointer size, so get it.
2677   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
2678   
2679   Offset &= PtrSizeMask;
2680   VariableScale &= PtrSizeMask;
2681
2682   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
2683   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
2684   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
2685   // multiple of the variable scale.
2686   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
2687   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
2688     return 0;
2689
2690   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
2691   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
2692   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
2693     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
2694                                               true /*SExt*/, 
2695                                               VariableIdx->getName(), &I);
2696   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
2697   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
2698 }
2699
2700
2701 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2702 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
2703 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
2704 ///
2705 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
2706                                                const Type *Ty) {
2707   assert(TD && "Must have target data info for this");
2708   
2709   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
2710   // this.
2711   bool Swapped;
2712   GetElementPtrInst *GEP;
2713   
2714   if ((GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LHS)) &&
2715       GEP->getOperand(0) == RHS)
2716     Swapped = false;
2717   else if ((GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(RHS)) &&
2718            GEP->getOperand(0) == LHS)
2719     Swapped = true;
2720   else
2721     return 0;
2722   
2723   // TODO: Could also optimize &A[i] - &A[j] -> "i-j".
2724   
2725   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
2726   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP, *this);
2727
2728   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
2729   if (Swapped)
2730     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
2731
2732   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
2733 }
2734
2735
2736 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2737   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2738
2739   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
2740     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2741
2742   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.
2743   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2744     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2745
2746   if (isa<UndefValue>(Op0))
2747     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2748   if (isa<UndefValue>(Op1))
2749     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2750   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2751     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2752   
2753   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2754     // Replace (-1 - A) with (~A).
2755     if (C->isAllOnesValue())
2756       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2757
2758     // C - ~X == X + (1+C)
2759     Value *X = 0;
2760     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2761       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2762
2763     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2764     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2765     if (C->isZero()) {
2766       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2767         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2768           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2769             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2770             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2771                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2772               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2773               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2774                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2775             }
2776           }
2777         } else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2778           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2779             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2780             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2781                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2782               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2783               return BinaryOperator::CreateLShr(
2784                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2785             }
2786           }
2787         }
2788       }
2789     }
2790
2791     // Try to fold constant sub into select arguments.
2792     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2793       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2794         return R;
2795
2796     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
2797     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
2798       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2799         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
2800   }
2801
2802   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2803     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2804       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2805         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
2806                                          I.getName());
2807       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2808         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
2809                                          I.getName());
2810       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2811         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2812           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2813           return BinaryOperator::CreateSub(
2814             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
2815       }
2816     }
2817
2818     if (Op1I->hasOneUse()) {
2819       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2820       // is not used by anyone else...
2821       //
2822       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2823         // Swap the two operands of the subexpr...
2824         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2825         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2826         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2827
2828         // Create the new top level add instruction...
2829         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2830       }
2831
2832       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2833       //
2834       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2835           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2836         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2837
2838         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
2839         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2840       }
2841
2842       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2843       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2844         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2845           if (CSI->isZero())
2846             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2847               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2848                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2849
2850       // X - X*C --> X * (1-C)
2851       ConstantInt *C2 = 0;
2852       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2853         Constant *CP1 = 
2854           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
2855                                              C2);
2856         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2857       }
2858     }
2859   }
2860
2861   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2862     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2863       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2864         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2865       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2866         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2867     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2868       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2869         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
2870                                          I.getName());
2871     }
2872   }
2873
2874   ConstantInt *C1;
2875   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2876     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2877       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2878
2879     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2880     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2881       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2882   }
2883   
2884   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
2885   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
2886   if (TD) {
2887     if (PtrToIntInst *LHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(Op0))
2888       if (PtrToIntInst *RHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(Op1))
2889         if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHS->getOperand(0),
2890                                                    RHS->getOperand(0),
2891                                                    I.getType()))
2892           return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2893     
2894     // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
2895     if (TruncInst *LHST = dyn_cast<TruncInst>(Op0))
2896       if (TruncInst *RHST = dyn_cast<TruncInst>(Op1))
2897         if (PtrToIntInst *LHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(LHST->getOperand(0)))
2898           if (PtrToIntInst *RHS = dyn_cast<PtrToIntInst>(RHST->getOperand(0)))
2899             if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHS->getOperand(0),
2900                                                        RHS->getOperand(0),
2901                                                        I.getType()))
2902               return ReplaceInstUsesWith(I, Res);
2903   }
2904   
2905   return 0;
2906 }
2907
2908 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
2909   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2910
2911   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2912   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
2913     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
2914
2915   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2916     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
2917       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2918         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
2919                                           I.getName());
2920       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2921         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
2922                                           I.getName());
2923     }
2924   }
2925
2926   return 0;
2927 }
2928
2929 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2930 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2931 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2932 /// signed.
2933 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2934                            bool &TrueIfSigned) {
2935   switch (pred) {
2936   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2937     TrueIfSigned = true;
2938     return RHS->isZero();
2939   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2940     TrueIfSigned = true;
2941     return RHS->isAllOnesValue();
2942   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2943     TrueIfSigned = false;
2944     return RHS->isAllOnesValue();
2945   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2946     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2947     TrueIfSigned = true;
2948     return RHS->getValue() ==
2949       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2950   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2951     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2952     TrueIfSigned = true;
2953     return RHS->getValue().isSignBit();
2954   default:
2955     return false;
2956   }
2957 }
2958
2959 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2960   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2961   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2962
2963   if (isa<UndefValue>(Op1))              // undef * X -> 0
2964     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2965
2966   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
2967   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
2968     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1C)) {
2969
2970       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2971       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2972         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2973           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2974             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2975                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2976
2977       if (CI->isZero())
2978         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);  // X * 0  == 0
2979       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2980         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2981       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2982         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2983
2984       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2985       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2986         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2987                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2988       }
2989     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
2990       if (Op1C->isNullValue())
2991         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1C);
2992
2993       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
2994         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2995           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2996
2997         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2998         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2999           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
3000             if (CI->equalsInt(1))
3001               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3002         }
3003       }
3004     }
3005     
3006     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3007       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
3008           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1C)) {
3009         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
3010         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1C, "tmp");
3011         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1C, Op0I->getOperand(1));
3012         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
3013         
3014       }
3015
3016     // Try to fold constant mul into select arguments.
3017     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3018       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3019         return R;
3020
3021     if (isa<PHINode>(Op0))
3022       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3023         return NV;
3024   }
3025
3026   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3027     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
3028       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
3029
3030   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
3031   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
3032   {
3033     Value *Op1C = Op1;
3034     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
3035     if (!BO ||
3036         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
3037          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
3038       Op1C = Op0;
3039       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
3040     }
3041     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
3042     if (BO && BO->hasOneUse() &&
3043         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
3044         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
3045          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
3046       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
3047
3048       // If the division is exact, X % Y is zero.
3049       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
3050         if (SDiv->isExact()) {
3051           if (Op1BO == Op1C)
3052             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
3053           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
3054         }
3055
3056       Value *Rem;
3057       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
3058         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
3059       else
3060         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
3061       Rem->takeName(BO);
3062
3063       if (Op1BO == Op1C)
3064         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
3065       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
3066     }
3067   }
3068
3069   /// i1 mul -> i1 and.
3070   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3071     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
3072
3073   // X*(1 << Y) --> X << Y
3074   // (1 << Y)*X --> X << Y
3075   {
3076     Value *Y;
3077     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3078       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
3079     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
3080       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
3081   }
3082   
3083   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3084   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3085   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
3086   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3087     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
3088     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
3089     
3090     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
3091     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
3092       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
3093     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
3094       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
3095
3096     if (BoolCast) {
3097       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
3098                                     BoolCast, "tmp");
3099       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
3100     }
3101   }
3102
3103   return Changed ? &I : 0;
3104 }
3105
3106 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
3107   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3108   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3109
3110   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
3111   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3112     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1C)) {
3113       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
3114       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
3115       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
3116         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
3117     } else if (isa<VectorType>(Op1C->getType())) {
3118       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1C)) {
3119         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
3120         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
3121           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
3122             if (F->isExactlyValue(1.0))
3123               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3124         }
3125       }
3126     }
3127
3128     // Try to fold constant mul into select arguments.
3129     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3130       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3131         return R;
3132
3133     if (isa<PHINode>(Op0))
3134       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3135         return NV;
3136   }
3137
3138   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3139     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(Op1))
3140       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
3141
3142   return Changed ? &I : 0;
3143 }
3144
3145 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
3146 /// instruction.
3147 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
3148   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
3149   
3150   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
3151   int NonNullOperand = -1;
3152   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3153     if (ST->isNullValue())
3154       NonNullOperand = 2;
3155   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
3156   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3157     if (ST->isNullValue())
3158       NonNullOperand = 1;
3159   
3160   if (NonNullOperand == -1)
3161     return false;
3162   
3163   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
3164   
3165   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
3166   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
3167   
3168   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
3169   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
3170   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
3171   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
3172   // propagate a known value of the condition into its other users.
3173   
3174   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
3175   // early exit.
3176   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
3177     return true;
3178   
3179   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
3180   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
3181   
3182   while (BBI != BBFront) {
3183     --BBI;
3184     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
3185     // information from below it cannot be propagated above it.
3186     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
3187       break;
3188     
3189     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
3190     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
3191          I != E; ++I) {
3192       if (*I == SI) {
3193         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
3194         Worklist.Add(BBI);
3195       } else if (*I == SelectCond) {
3196         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(*Context) :
3197                                    ConstantInt::getFalse(*Context);
3198         Worklist.Add(BBI);
3199       }
3200     }
3201     
3202     // If we past the instruction, quit looking for it.
3203     if (&*BBI == SI)
3204       SI = 0;
3205     if (&*BBI == SelectCond)
3206       SelectCond = 0;
3207     
3208     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
3209     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
3210       break;
3211     
3212   }
3213   return true;
3214 }
3215
3216
3217 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3218 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3219 /// used by the visitors to those instructions.
3220 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3221 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3222   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3223
3224   // undef / X -> 0        for integer.
3225   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
3226   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
3227     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
3228       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3229     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3230   }
3231
3232   // X / undef -> undef
3233   if (isa<UndefValue>(Op1))
3234     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3235
3236   return 0;
3237 }
3238
3239 /// This function implements the transforms common to both integer division
3240 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3241 /// division instructions.
3242 /// @brief Common integer divide transforms
3243 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3244   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3245
3246   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
3247   if (Op0 == Op1) {
3248     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
3249       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
3250       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
3251       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
3252     }
3253
3254     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
3255     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
3256   }
3257   
3258   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3259     return Common;
3260   
3261   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
3262   // This does not apply for fdiv.
3263   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3264     return &I;
3265
3266   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3267     // div X, 1 == X
3268     if (RHS->equalsInt(1))
3269       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3270
3271     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3272     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3273       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3274         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3275           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
3276                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3277             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3278           else 
3279             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3280                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
3281         }
3282
3283     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3284       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3285         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3286           return R;
3287       if (isa<PHINode>(Op0))
3288         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3289           return NV;
3290     }
3291   }
3292
3293   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3294   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3295     if (LHS->equalsInt(0))
3296       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3297
3298   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
3299   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3300     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3301
3302   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3303     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
3304       // div X, 1 == X
3305       if (X->isOne())
3306         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3307   }
3308
3309   return 0;
3310 }
3311
3312 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3313   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3314
3315   // Handle the integer div common cases
3316   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3317     return Common;
3318
3319   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3320     // X udiv C^2 -> X >> C
3321     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3322     // if so, convert to a right shift.
3323     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3324       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3325             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3326
3327     // X udiv C, where C >= signbit
3328     if (C->getValue().isNegative()) {
3329       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
3330       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
3331                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3332     }
3333   }
3334
3335   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3336   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3337     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3338         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3339       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3340       if (C1.isPowerOf2()) {
3341         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3342         const Type *NTy = N->getType();
3343         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
3344           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
3345         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3346       }
3347     }
3348   }
3349   
3350   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3351   // where C1&C2 are powers of two.
3352   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3353     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3354       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3355         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3356         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3357           // Compute the shift amounts
3358           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3359           // Construct the "on true" case of the select
3360           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3361           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
3362   
3363           // Construct the "on false" case of the select
3364           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3365           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
3366
3367           // construct the select instruction and return it.
3368           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3369         }
3370       }
3371   return 0;
3372 }
3373
3374 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3375   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3376
3377   // Handle the integer div common cases
3378   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3379     return Common;
3380
3381   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3382     // sdiv X, -1 == -X
3383     if (RHS->isAllOnesValue())
3384       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3385
3386     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
3387     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
3388         RHS->getValue().isNonNegative() &&
3389         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
3390       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
3391                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
3392       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
3393     }
3394
3395     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
3396     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
3397       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
3398           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
3399           Sub->hasNoSignedWrap())
3400         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
3401                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
3402   }
3403
3404   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3405   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3406   if (I.getType()->isInteger()) {
3407     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3408     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3409       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
3410         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3411         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3412       }
3413       ConstantInt *ShiftedInt;
3414       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
3415           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
3416         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
3417         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
3418         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
3419         // the sign bit set.
3420         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3421       }
3422     }
3423   }
3424   
3425   return 0;
3426 }
3427
3428 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3429   return commonDivTransforms(I);
3430 }
3431
3432 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3433 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3434 /// is used by the visitors to those instructions.
3435 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3436 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3437   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3438
3439   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3440     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3441       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3442     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3443   }
3444   if (isa<UndefValue>(Op1))
3445     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3446
3447   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3448   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3449     return &I;
3450
3451   return 0;
3452 }
3453
3454 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3455 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3456 /// remainder instructions.
3457 /// @brief Common integer remainder transforms
3458 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3459   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3460
3461   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3462     return common;
3463
3464   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3465   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3466     if (LHS->isNullValue())
3467       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3468
3469   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3470     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3471     if (RHS->equalsInt(0))
3472       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3473     
3474     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3475       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3476
3477     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3478       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3479         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3480           return R;
3481       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3482         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3483           return NV;
3484       }
3485
3486       // See if we can fold away this rem instruction.
3487       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3488         return &I;
3489     }
3490   }
3491
3492   return 0;
3493 }
3494
3495 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3496   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3497
3498   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3499     return common;
3500   
3501   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3502     // X urem C^2 -> X and C
3503     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3504     // if so, convert to a bitwise and.
3505     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3506       if (C->getValue().isPowerOf2())
3507         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3508   }
3509
3510   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3511     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3512     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3513         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3514       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3515         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
3516         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
3517         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3518       }
3519     }
3520   }
3521
3522   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3523   // where C1&C2 are powers of two.
3524   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3525     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3526       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3527         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3528         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3529             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3530           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
3531                                               SI->getName()+".t");
3532           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
3533                                                SI->getName()+".f");
3534           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3535         }
3536       }
3537   }
3538   
3539   return 0;
3540 }
3541
3542 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3543   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3544
3545   // Handle the integer rem common cases
3546   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
3547     return Common;
3548   
3549   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3550     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3551         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3552          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3553       // X % -Y -> X % Y
3554       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3555       I.setOperand(1, RHSNeg);
3556       return &I;
3557     }
3558
3559   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3560   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3561   if (I.getType()->isInteger()) {
3562     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3563     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3564       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3565       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3566     }
3567   }
3568
3569   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3570   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3571     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3572
3573     bool hasNegative = false;
3574     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3575       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3576         if (RHS->getValue().isNegative())
3577           hasNegative = true;
3578
3579     if (hasNegative) {
3580       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3581       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3582         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3583           if (RHS->getValue().isNegative())
3584             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3585           else
3586             Elts[i] = RHS;
3587         }
3588       }
3589
3590       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3591       if (NewRHSV != RHSV) {
3592         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3593         I.setOperand(1, NewRHSV);
3594         return &I;
3595       }
3596     }
3597   }
3598
3599   return 0;
3600 }
3601
3602 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3603   return commonRemTransforms(I);
3604 }
3605
3606 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3607 // constant.
3608 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3609   return CI->getValue().isPowerOf2();
3610 }
3611
3612 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3613 // This is the same as lowones(~X).
3614 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3615   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3616 }
3617
3618 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3619 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3620 ///
3621 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3622 ///
3623 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3624 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3625 ///
3626 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3627 ///   0  A > B
3628 ///   1  A == B
3629 ///   2  A < B
3630 ///
3631 /// <=>  Value  Definition
3632 /// 000     0   Always false
3633 /// 001     1   A >  B
3634 /// 010     2   A == B
3635 /// 011     3   A >= B
3636 /// 100     4   A <  B
3637 /// 101     5   A != B
3638 /// 110     6   A <= B
3639 /// 111     7   Always true
3640 ///  
3641 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3642   switch (ICI->getPredicate()) {
3643     // False -> 0
3644   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3645   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3646   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3647   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3648   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3649   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3650   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3651   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3652   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3653   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3654     // True -> 7
3655   default:
3656     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
3657     return 0;
3658   }
3659 }
3660
3661 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3662 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3663 /// predicate by reference.
3664 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3665   isOrdered = false;
3666   switch (CC) {
3667   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3668   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3669   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3670   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3671   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3672   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3673   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3674   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3675   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3676   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3677   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3678   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3679   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3680   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3681     // True -> 7
3682   default:
3683     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3684     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
3685     return 0;
3686   }
3687 }
3688
3689 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3690 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3691 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3692 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3693 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS,
3694                            LLVMContext *Context) {
3695   switch (code) {
3696   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
3697   case  0: return ConstantInt::getFalse(*Context);
3698   case  1: 
3699     if (sign)
3700       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3701     else
3702       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3703   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3704   case  3: 
3705     if (sign)
3706       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3707     else
3708       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3709   case  4: 
3710     if (sign)
3711       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3712     else
3713       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3714   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3715   case  6: 
3716     if (sign)
3717       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3718     else
3719       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3720   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3721   }
3722 }
3723
3724 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3725 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3726 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3727 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3728                            Value *LHS, Value *RHS, LLVMContext *Context) {
3729   switch (code) {
3730   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
3731   case  0:
3732     if (isordered)
3733       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3734     else
3735       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3736   case  1: 
3737     if (isordered)
3738       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3739     else
3740       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3741   case  2: 
3742     if (isordered)
3743       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3744     else
3745       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3746   case  3: 
3747     if (isordered)
3748       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3749     else
3750       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3751   case  4: 
3752     if (isordered)
3753       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3754     else
3755       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3756   case  5: 
3757     if (isordered)
3758       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3759     else
3760       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3761   case  6: 
3762     if (isordered)
3763       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3764     else
3765       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3766   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3767   }
3768 }
3769
3770 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3771 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3772 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3773   return (CmpInst::isSigned(p1) == CmpInst::isSigned(p2)) ||
3774          (CmpInst::isSigned(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3775          (CmpInst::isSigned(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3776 }
3777
3778 namespace { 
3779 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3780 struct FoldICmpLogical {
3781   InstCombiner &IC;
3782   Value *LHS, *RHS;
3783   ICmpInst::Predicate pred;
3784   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3785     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3786       pred(ICI->getPredicate()) {}
3787   bool shouldApply(Value *V) const {
3788     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3789       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3790         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3791                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3792     return false;
3793   }
3794   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3795     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3796     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3797       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3798       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3799     }
3800
3801     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3802     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3803     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3804     unsigned Code;
3805     switch (Log.getOpcode()) {
3806     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3807     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3808     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3809     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
3810     }
3811
3812     bool isSigned = RHSICI->isSigned() || ICI->isSigned();
3813     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS, IC.getContext());
3814     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3815       return I;
3816     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3817     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3818   }
3819 };
3820 } // end anonymous namespace
3821
3822 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3823 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3824 // guaranteed to be a binary operator.
3825 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3826                                     ConstantInt *OpRHS,
3827                                     ConstantInt *AndRHS,
3828                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3829   Value *X = Op->getOperand(0);
3830   Constant *Together = 0;
3831   if (!Op->isShift())
3832     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
3833
3834   switch (Op->getOpcode()) {
3835   case Instruction::Xor:
3836     if (Op->hasOneUse()) {
3837       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3838       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3839       And->takeName(Op);
3840       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3841     }
3842     break;
3843   case Instruction::Or:
3844     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3845       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3846
3847     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3848       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3849       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
3850       Or->takeName(Op);
3851       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3852     }
3853     break;
3854   case Instruction::Add:
3855     if (Op->hasOneUse()) {
3856       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3857       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3858       // single bit constant.
3859       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3860
3861       // If there is only one bit set...
3862       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3863         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3864         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3865         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3866         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3867
3868         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3869         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3870           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3871           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3872           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3873           // no effect.
3874           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3875             TheAnd.setOperand(0, X);
3876             return &TheAnd;
3877           } else {
3878             // Pull the XOR out of the AND.
3879             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3880             NewAnd->takeName(Op);
3881             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3882           }
3883         }
3884       }
3885     }
3886     break;
3887
3888   case Instruction::Shl: {
3889     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3890     // the anded constant includes them, clear them now!
3891     //
3892     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3893     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3894     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3895     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShlMask);
3896
3897     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3898     // Masking out bits that the shift already masks
3899       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3900     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3901       TheAnd.setOperand(1, CI);
3902       return &TheAnd;
3903     }
3904     break;
3905   }
3906   case Instruction::LShr:
3907   {
3908     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3909     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3910     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3911     //
3912     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3913     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3914     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3915     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3916
3917     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3918     // Masking out bits that the shift already masks.
3919       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3920     } else if (CI != AndRHS) {
3921       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3922       return &TheAnd;
3923     }
3924     break;
3925   }
3926   case Instruction::AShr:
3927     // Signed shr.
3928     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3929     // with an and.
3930     if (Op->hasOneUse()) {
3931       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3932       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3933       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3934       Constant *C = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3935       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3936         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3937         // Make the argument unsigned.
3938         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3939         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
3940         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3941       }
3942     }
3943     break;
3944   }
3945   return 0;
3946 }
3947
3948
3949 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3950 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3951 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3952 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3953 /// insert new instructions.
3954 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3955                                            bool isSigned, bool Inside, 
3956                                            Instruction &IB) {
3957   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3958             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3959          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3960     
3961   if (Inside) {
3962     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3963       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3964
3965     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3966     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3967       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3968         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3969       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3970     }
3971
3972     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3973     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3974     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3975     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3976     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3977   }
3978
3979   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3980     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3981
3982   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3983   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3984   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3985     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3986         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3987     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3988   }
3989
3990   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3991   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3992   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3993   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3994   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3995   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3996 }
3997
3998 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3999 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
4000 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
4001 // not, since all 1s are not contiguous.
4002 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
4003   const APInt& V = Val->getValue();
4004   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
4005   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
4006
4007   // look for the first zero bit after the run of ones
4008   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
4009   // look for the first non-zero bit
4010   ME = V.getActiveBits(); 
4011   return true;
4012 }
4013
4014 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
4015 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
4016 /// the following xforms:
4017 /// 
4018 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
4019 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4020 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
4021 ///
4022 /// return (A +/- B).
4023 ///
4024 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
4025                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
4026                                         Instruction &I) {
4027   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
4028   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
4029       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
4030
4031   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4032
4033   switch (LHSI->getOpcode()) {
4034   default: return 0;
4035   case Instruction::And:
4036     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
4037       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
4038       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4039            Mask->getValue().countPopulation()) == 
4040           Mask->getValue().getBitWidth())
4041         break;
4042
4043       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
4044       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
4045       // is all N is, ignore it.
4046       uint32_t MB = 0, ME = 0;
4047       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
4048         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
4049         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
4050         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
4051           break;
4052       }
4053     }
4054     return 0;
4055   case Instruction::Or:
4056   case Instruction::Xor:
4057     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
4058     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
4059          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
4060         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
4061       break;
4062     return 0;
4063   }
4064   
4065   if (isSub)
4066     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4067   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
4068 }
4069
4070 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
4071 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
4072                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4073   Value *Val, *Val2;
4074   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4075   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4076   
4077   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
4078   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4079                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4080       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4081                          m_ConstantInt(RHSCst))))
4082     return 0;
4083   
4084   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
4085   // where C is a power of 2
4086   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
4087       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
4088     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
4089     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
4090   }
4091   
4092   // From here on, we only handle:
4093   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4094   if (Val != Val2) return 0;
4095   
4096   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4097   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4098       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4099       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4100       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4101     return 0;
4102   
4103   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
4104   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4105     return 0;
4106     
4107   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4108   bool ShouldSwap;
4109   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4110       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4111        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4112     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4113   else
4114     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4115     
4116   if (ShouldSwap) {
4117     std::swap(LHS, RHS);
4118     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4119     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4120   }
4121
4122   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4123   // comparing a value against two constants and and'ing the result
4124   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4125   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4126   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4127   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4128   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4129
4130   switch (LHSCC) {
4131   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4132   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4133     switch (RHSCC) {
4134     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4135     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4136     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4137     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4138       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4139     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4140     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4141     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4142       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4143     }
4144   case ICmpInst::ICMP_NE:
4145     switch (RHSCC) {
4146     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4147     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4148       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4149         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
4150       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4151     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4152       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4153         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
4154       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4155     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4156     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4157     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4158       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4159     case ICmpInst::ICMP_NE:
4160       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4161         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4162         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4163         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4164                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4165       }
4166       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4167     }
4168     break;
4169   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4170     switch (RHSCC) {
4171     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4172     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4173     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4174       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4175     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4176       break;
4177     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4178     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4179       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4180     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4181       break;
4182     }
4183     break;
4184   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4185     switch (RHSCC) {
4186     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4187     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4188     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4189       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4190     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4191       break;
4192     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4193     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4194       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4195     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4196       break;
4197     }
4198     break;
4199   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4200     switch (RHSCC) {
4201     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4202     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
4203     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4204       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4205     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4206       break;
4207     case ICmpInst::ICMP_NE:
4208       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4209         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4210       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4211     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
4212       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4213                              RHSCst, false, true, I);
4214     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4215       break;
4216     }
4217     break;
4218   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4219     switch (RHSCC) {
4220     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4221     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4222     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4223       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4224     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4225       break;
4226     case ICmpInst::ICMP_NE:
4227       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4228         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
4229       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4230     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
4231       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
4232                              RHSCst, true, true, I);
4233     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4234       break;
4235     }
4236     break;
4237   }
4238  
4239   return 0;
4240 }
4241
4242 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4243                                           FCmpInst *RHS) {
4244   
4245   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4246       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4247     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4248     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4249       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4250         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4251         // false.
4252         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4253           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4254         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4255                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4256       }
4257     
4258     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4259     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
4260     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4261         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4262       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
4263                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4264     return 0;
4265   }
4266   
4267   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4268   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4269   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4270   
4271   
4272   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4273     // Swap RHS operands to match LHS.
4274     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4275     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4276   }
4277   
4278   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4279     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4280     if (Op0CC == Op1CC)
4281       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4282     
4283     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4284       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4285     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4286       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4287     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4288       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4289     
4290     bool Op0Ordered;
4291     bool Op1Ordered;
4292     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4293     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4294     if (Op1Pred == 0) {
4295       std::swap(LHS, RHS);
4296       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4297       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4298     }
4299     if (Op0Pred == 0) {
4300       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4301       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4302       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4303         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4304       
4305       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4306       // uno && ord -> false
4307       if (!Op0Ordered)
4308         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4309       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4310       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4311                                             Op0LHS, Op0RHS, Context));
4312     }
4313   }
4314
4315   return 0;
4316 }
4317
4318
4319 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4320   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4321   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4322
4323   if (Value *V = SimplifyAndInst(Op0, Op1, TD))
4324     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
4325     
4326
4327   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4328   // purpose is to compute bits we don't care about.
4329   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4330     return &I;
4331   
4332
4333   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4334     const APInt &AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4335     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4336
4337     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4338     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4339       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4340       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4341       switch (Op0I->getOpcode()) {
4342       default: break;
4343       case Instruction::Xor:
4344       case Instruction::Or:
4345         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4346         if (!Op0I->hasOneUse()) break;
4347           
4348         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4349           // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4350           Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4351                                              Op0RHS->getName()+".masked");
4352           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4353         }
4354         if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4355             MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4356           // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4357           Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4358                                              Op0LHS->getName()+".masked");
4359           return BinaryOperator::Create(Op0I->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4360         }
4361
4362         break;
4363       case Instruction::Add:
4364         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4365         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4366         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4367         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4368           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4369         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4370           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4371         break;
4372
4373       case Instruction::Sub:
4374         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4375         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4376         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4377         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4378           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4379
4380         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
4381         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
4382         if (Op0I->hasOneUse()) {
4383           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
4384           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
4385           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
4386
4387           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
4388           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
4389               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
4390             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
4391             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
4392           }
4393         }
4394         break;
4395
4396       case Instruction::Shl:
4397       case Instruction::LShr:
4398         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
4399         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
4400         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
4401           Value *NewICmp =
4402             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
4403           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
4404         }
4405         break;
4406       }
4407
4408       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4409         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4410           return Res;
4411     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4412       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4413       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4414       // frequently occurs for bitfield accesses.
4415       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4416         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4417             CastOp->getNumOperands() == 2)
4418           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))){
4419             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4420               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4421               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4422               // This will fold the two constants together, which may allow 
4423               // other simplifications.
4424               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
4425                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4426                 CastOp->getName()+".shrunk");
4427               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4428               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4429               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4430               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4431             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4432               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4433               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4434               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4435               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
4436                 // trunc(C1)&C2
4437                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4438             }
4439           }
4440       }
4441     }
4442
4443     // Try to fold constant and into select arguments.
4444     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4445       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4446         return R;
4447     if (isa<PHINode>(Op0))
4448       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4449         return NV;
4450   }
4451
4452
4453   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4454   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
4455     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
4456       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
4457         Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4458                                       I.getName()+".demorgan");
4459         return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4460       }
4461
4462   {
4463     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4464     // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4465     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4466         match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
4467         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
4468       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4469     
4470     // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4471     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4472         match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) &&
4473         ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)))
4474       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4475     
4476     if (Op0->hasOneUse() &&
4477         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4478       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4479         I.swapOperands();     // Simplify below
4480         std::swap(Op0, Op1);
4481       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4482         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4483         I.swapOperands();     // Simplify below
4484         std::swap(Op0, Op1);
4485       }
4486     }
4487
4488     if (Op1->hasOneUse() &&
4489         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4490       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4491         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4492         std::swap(A, B);
4493       }
4494       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
4495         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
4496     }
4497
4498     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4499     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4500         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4501       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4502     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4503         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4504       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4505   }
4506   
4507   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4508     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4509     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4510       return R;
4511
4512     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4513       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4514         return Res;
4515   }
4516
4517   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4518   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4519     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4520       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4521         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4522         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
4523             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
4524             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4525             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4526                               I.getType(), TD) &&
4527             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4528                               I.getType(), TD)) {
4529           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4530                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
4531           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4532         }
4533       }
4534     
4535   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4536   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4537     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4538       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4539           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4540           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4541         Value *NewOp =
4542           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
4543                              SI0->getName());
4544         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4545                                       SI1->getOperand(1));
4546       }
4547   }
4548
4549   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4550   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4551     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
4552       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
4553         return Res;
4554   }
4555
4556   return Changed ? &I : 0;
4557 }
4558
4559 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4560 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4561 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4562 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4563 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4564 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4565 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4566 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4567 /// match.
4568 ///
4569 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4570 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4571 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4572 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4573 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4574 /// byte of ByteValues is actually being set.
4575 ///
4576 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4577 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4578 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4579 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4580 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4581 ///
4582 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4583                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4584   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4585     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4586     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4587       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4588                                ByteValues) ||
4589              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4590                                ByteValues);
4591     }
4592   
4593     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4594     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4595     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4596       unsigned ShAmt = 
4597         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4598       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4599       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4600         return true;
4601
4602       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4603       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4604         // X << 2 -> collect(X, +2)
4605         OverallLeftShift += ByteShift;
4606         ByteMask >>= ByteShift;
4607       } else {
4608         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4609         OverallLeftShift -= ByteShift;
4610         ByteMask <<= ByteShift;
4611         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4612       }
4613
4614       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4615       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4616
4617       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4618                                ByteValues);
4619     }
4620
4621     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4622     // corresponding bytes in ByteMask.
4623     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4624         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4625       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4626       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4627       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4628       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4629       
4630       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4631         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4632         // the and mask is.
4633         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4634           continue;
4635         
4636         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4637         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4638         if (MaskB == 0) {
4639           ByteMask &= ~(1U << i);
4640           continue;
4641         }
4642         
4643         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4644         if (MaskB != Byte)
4645           return true;
4646
4647         // Otherwise, this byte is kept.
4648       }
4649
4650       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4651                                ByteValues);
4652     }
4653   }
4654   
4655   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4656   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4657   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4658   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4659   // their ultimate destination.
4660   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4661   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4662   
4663   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4664   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4665   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4666   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4667   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4668   // low part, it must be shifted left.
4669   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4670   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4671     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4672       return true;
4673   } else {
4674     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4675       return true;
4676   }
4677   
4678   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4679   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4680   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4681     return true;
4682   ByteValues[DestByteNo] = V;
4683   return false;
4684 }
4685
4686 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4687 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4688 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4689   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4690   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4691       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4692       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4693     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4694   
4695   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4696   /// defines each byte.
4697   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4698   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4699     
4700   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4701   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4702   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4703     return 0;
4704   
4705   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4706   Value *V = ByteValues[0];
4707   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4708   
4709   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4710   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4711     if (ByteValues[i] != V)
4712       return 0;
4713   const Type *Tys[] = { ITy };
4714   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4715   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4716   return CallInst::Create(F, V);
4717 }
4718
4719 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4720 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4721 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4722 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4723                                          Value *C, Value *D,
4724                                          LLVMContext *Context) {
4725   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4726   Value *Cond = 0;
4727   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4728     return 0;
4729
4730   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4731   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4732     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4733   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4734     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4735   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4736   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4737     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4738   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4739     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4740   return 0;
4741 }
4742
4743 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4744 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4745                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4746   Value *Val, *Val2;
4747   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4748   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4749   
4750   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4751   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4752              m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4753       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4754              m_ConstantInt(RHSCst))))
4755     return 0;
4756   
4757   // From here on, we only handle:
4758   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4759   if (Val != Val2) return 0;
4760   
4761   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4762   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4763       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4764       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4765       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4766     return 0;
4767   
4768   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4769   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4770     return 0;
4771   
4772   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4773   bool ShouldSwap;
4774   if (CmpInst::isSigned(LHSCC) ||
4775       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4776        CmpInst::isSigned(RHSCC)))
4777     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4778   else
4779     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4780   
4781   if (ShouldSwap) {
4782     std::swap(LHS, RHS);
4783     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4784     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4785   }
4786   
4787   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4788   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4789   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4790   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4791   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4792   // equal.
4793   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4794
4795   switch (LHSCC) {
4796   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4797   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4798     switch (RHSCC) {
4799     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4800     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4801       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
4802         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4803         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4804         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4805         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4806         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4807       }
4808       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4809     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4810     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4811       break;
4812     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4813     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4814     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4815       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4816     }
4817     break;
4818   case ICmpInst::ICMP_NE:
4819     switch (RHSCC) {
4820     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4821     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4822     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4823     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4824       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4825     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4826     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4827     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4828       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4829     }
4830     break;
4831   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4832     switch (RHSCC) {
4833     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4834     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4835       break;
4836     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4837       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4838       // this can cause overflow.
4839       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4840         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4841       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4842                              false, false, I);
4843     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4844       break;
4845     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4846     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4847       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4848     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4849       break;
4850     }
4851     break;
4852   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4853     switch (RHSCC) {
4854     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4855     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4856       break;
4857     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4858       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4859       // this can cause overflow.
4860       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4861         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4862       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4863                              true, false, I);
4864     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4865       break;
4866     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4867     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4868       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4869     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4870       break;
4871     }
4872     break;
4873   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4874     switch (RHSCC) {
4875     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4876     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4877     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4878       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4879     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4880       break;
4881     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4882     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4883       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4884     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4885       break;
4886     }
4887     break;
4888   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4889     switch (RHSCC) {
4890     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4891     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4892     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4893       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4894     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4895       break;
4896     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4897     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4898       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4899     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4900       break;
4901     }
4902     break;
4903   }
4904   return 0;
4905 }
4906
4907 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4908                                          FCmpInst *RHS) {
4909   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4910       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4911       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4912     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4913       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4914         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4915         // true.
4916         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4917           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4918         
4919         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4920         // rest.
4921         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4922                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4923       }
4924     
4925     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4926     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
4927     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4928         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4929       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4930                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4931     
4932     return 0;
4933   }
4934   
4935   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4936   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4937   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4938   
4939   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4940     // Swap RHS operands to match LHS.
4941     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4942     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4943   }
4944   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4945     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4946     if (Op0CC == Op1CC)
4947       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
4948                           Op0LHS, Op0RHS);
4949     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4950       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4951     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4952       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4953     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4954       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4955     bool Op0Ordered;
4956     bool Op1Ordered;
4957     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4958     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4959     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4960       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4961       // or'ed predicates.
4962       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4963                                Op0LHS, Op0RHS, Context);
4964       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4965         return I;
4966       // Otherwise, it's a constant boolean value...
4967       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4968     }
4969   }
4970   return 0;
4971 }
4972
4973 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4974 ///
4975 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4976 ///
4977 /// into:
4978 /// 
4979 ///     (A & C1) | B
4980 ///
4981 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4982 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4983                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4984   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4985   if (!CI1) return 0;
4986
4987   Value *V1 = 0;
4988   ConstantInt *CI2 = 0;
4989   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4990
4991   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4992   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4993
4994   if (V1 == A || V1 == B) {
4995     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
4996     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4997   }
4998
4999   return 0;
5000 }
5001
5002 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
5003   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5004   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5005
5006   if (Value *V = SimplifyOrInst(Op0, Op1, TD))
5007     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
5008   
5009   
5010   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5011   // purpose is to compute bits we don't care about.
5012   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5013     return &I;
5014
5015   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5016     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
5017     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
5018     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5019         isOnlyUse(Op0)) {
5020       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5021       Or->takeName(Op0);
5022       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
5023                ConstantInt::get(*Context, RHS->getValue() | C1->getValue()));
5024     }
5025
5026     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
5027     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
5028         isOnlyUse(Op0)) {
5029       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
5030       Or->takeName(Op0);
5031       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
5032                  ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
5033     }
5034
5035     // Try to fold constant and into select arguments.
5036     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5037       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5038         return R;
5039     if (isa<PHINode>(Op0))
5040       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5041         return NV;
5042   }
5043
5044   Value *A = 0, *B = 0;
5045   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
5046
5047   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
5048   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
5049   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5050       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
5051       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
5052        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
5053     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
5054       return BSwap;
5055   }
5056   
5057   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5058   if (Op0->hasOneUse() &&
5059       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5060       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
5061     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
5062     NOr->takeName(Op0);
5063     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5064   }
5065
5066   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
5067   if (Op1->hasOneUse() &&
5068       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
5069       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
5070     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
5071     NOr->takeName(Op0);
5072     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
5073   }
5074
5075   // (A & C)|(B & D)
5076   Value *C = 0, *D = 0;
5077   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
5078       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
5079     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
5080     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
5081     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
5082     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
5083       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
5084       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
5085       // replace with V+N.
5086       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
5087         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
5088             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5089           // Add commutes, try both ways.
5090           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
5091             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5092           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
5093             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
5094         }
5095         // Or commutes, try both ways.
5096         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
5097             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
5098           // Add commutes, try both ways.
5099           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
5100             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5101           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
5102             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
5103         }
5104       }
5105       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
5106     }
5107     
5108     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
5109     // terms for V1 & (V2|V3).
5110     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
5111       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
5112         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
5113       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
5114         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
5115       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
5116         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
5117       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
5118         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
5119       
5120       if (V1) {
5121         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
5122         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
5123       }
5124     }
5125
5126     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
5127     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D, Context))
5128       return Match;
5129     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C, Context))
5130       return Match;
5131     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D, Context))
5132       return Match;
5133     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C, Context))
5134       return Match;
5135
5136     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
5137     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
5138          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
5139       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
5140     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
5141     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
5142          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
5143       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
5144     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
5145     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
5146          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
5147       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5148     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
5149     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
5150          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
5151       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
5152   }
5153   
5154   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
5155   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5156     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5157       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
5158           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
5159           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
5160         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
5161                                          SI0->getName());
5162         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
5163                                       SI1->getOperand(1));
5164       }
5165   }
5166
5167   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
5168   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5169       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5170     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
5171     if (Ret) return Ret;
5172   }
5173   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
5174   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
5175       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
5176     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
5177     if (Ret) return Ret;
5178   }
5179
5180   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
5181   if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0))
5182     if (Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1))
5183       if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
5184         Value *And = Builder->CreateAnd(Op0NotVal, Op1NotVal,
5185                                         I.getName()+".demorgan");
5186         return BinaryOperator::CreateNot(And);
5187       }
5188
5189   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5190   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
5191     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5192       return R;
5193
5194     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
5195       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
5196         return Res;
5197   }
5198     
5199   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
5200   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5201     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5202       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
5203         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
5204             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
5205           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5206           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
5207               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
5208               // Only do this if the casts both really cause code to be
5209               // generated.
5210               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5211                                 I.getType(), TD) &&
5212               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5213                                 I.getType(), TD)) {
5214             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
5215                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
5216             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5217           }
5218         }
5219       }
5220   }
5221   
5222     
5223   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
5224   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
5225     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
5226       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
5227         return Res;
5228   }
5229
5230   return Changed ? &I : 0;
5231 }
5232
5233 namespace {
5234
5235 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
5236 struct XorSelf {
5237   Value *RHS;
5238   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
5239   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
5240   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
5241     return &Xor;
5242   }
5243 };
5244
5245 }
5246
5247 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
5248   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5249   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5250
5251   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5252     if (isa<UndefValue>(Op0))
5253       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
5254       // idiom (misuse).
5255       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5256     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
5257   }
5258
5259   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
5260   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
5261     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
5262     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5263   }
5264   
5265   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5266   // purpose is to compute bits we don't care about.
5267   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5268     return &I;
5269   if (isa<VectorType>(I.getType()))
5270     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
5271       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
5272
5273   // Is this a ~ operation?
5274   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
5275     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
5276       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
5277           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5278         // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
5279         // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
5280         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1)))
5281           Op0I->swapOperands();
5282         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
5283           Value *NotY =
5284             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
5285                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
5286           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5287             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
5288           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
5289         }
5290         
5291         // ~(X & Y) --> (~X | ~Y) - De Morgan's Law
5292         // ~(X | Y) === (~X & ~Y) - De Morgan's Law
5293         if (isFreeToInvert(Op0I->getOperand(0)) && 
5294             isFreeToInvert(Op0I->getOperand(1))) {
5295           Value *NotX =
5296             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(0), "notlhs");
5297           Value *NotY =
5298             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1), "notrhs");
5299           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5300             return BinaryOperator::CreateOr(NotX, NotY);
5301           return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, NotY);
5302         }
5303       }
5304     }
5305   }
5306   
5307   
5308   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5309     if (RHS->isOne() && Op0->hasOneUse()) {
5310       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
5311       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
5312         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
5313                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
5314
5315       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5316         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5317                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5318     }
5319
5320     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
5321     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5322       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
5323         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
5324           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
5325           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
5326               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, 
5327                                             ConstantInt::getTrue(*Context),
5328                                             Op0C->getDestTy()))) {
5329             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
5330             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
5331           }
5332         }
5333       }
5334     }
5335
5336     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5337       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5338       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5339         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5340           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5341           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5342                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5343           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5344         }
5345           
5346       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5347         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5348           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5349           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5350             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5351             return BinaryOperator::CreateSub(
5352                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5353                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5354                                       Op0I->getOperand(0));
5355           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5356             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5357             Constant *C = ConstantInt::get(*Context,
5358                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5359             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5360
5361           }
5362         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5363           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5364           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5365             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5366             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5367             // NewRHS.
5368             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
5369             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5370                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5371             Worklist.Add(Op0I);
5372             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5373             I.setOperand(1, NewRHS);
5374             return &I;
5375           }
5376         }
5377       }
5378     }
5379
5380     // Try to fold constant and into select arguments.
5381     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5382       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5383         return R;
5384     if (isa<PHINode>(Op0))
5385       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5386         return NV;
5387   }
5388
5389   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5390     if (X == Op1)
5391       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5392
5393   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5394     if (X == Op0)
5395       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5396
5397   
5398   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5399   if (Op1I) {
5400     Value *A, *B;
5401     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5402       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5403         Op1I->swapOperands();
5404         I.swapOperands();
5405         std::swap(Op0, Op1);
5406       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5407         I.swapOperands();     // Simplified below.
5408         std::swap(Op0, Op1);
5409       }
5410     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5411       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5412     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5413       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5414     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5415                Op1I->hasOneUse()){
5416       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5417         Op1I->swapOperands();
5418         std::swap(A, B);
5419       }
5420       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5421         I.swapOperands();     // Simplified below.
5422         std::swap(Op0, Op1);
5423       }
5424     }
5425   }
5426   
5427   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5428   if (Op0I) {
5429     Value *A, *B;
5430     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5431         Op0I->hasOneUse()) {
5432       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5433         std::swap(A, B);
5434       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
5435         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
5436     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5437       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5438     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5439       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5440     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5441                Op0I->hasOneUse()){
5442       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5443         std::swap(A, B);
5444       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5445           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5446         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
5447       }
5448     }
5449   }
5450   
5451   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5452   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5453       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5454       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5455       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5456     Value *NewOp =
5457       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
5458                          Op0I->getName());
5459     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5460                                   Op1I->getOperand(1));
5461   }
5462     
5463   if (Op0I && Op1I) {
5464     Value *A, *B, *C, *D;
5465     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5466     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5467         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5468       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5469         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5470     }
5471     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5472     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5473         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5474       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5475         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5476     }
5477     
5478     // (A & B)^(C & D)
5479     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5480         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5481         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5482       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5483       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5484       if (A == C)
5485         X = A, Y = B, Z = D;
5486       else if (A == D)
5487         X = A, Y = B, Z = C;
5488       else if (B == C)
5489         X = B, Y = A, Z = D;
5490       else if (B == D)
5491         X = B, Y = A, Z = C;
5492       
5493       if (X) {
5494         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
5495         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5496       }
5497     }
5498   }
5499     
5500   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5501   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5502     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5503       return R;
5504
5505   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5506   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5507     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5508       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5509         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5510         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5511             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5512             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5513                               I.getType(), TD) &&
5514             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5515                               I.getType(), TD)) {
5516           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5517                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
5518           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5519         }
5520       }
5521   }
5522
5523   return Changed ? &I : 0;
5524 }
5525
5526 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx,
5527                                    LLVMContext *Context) {
5528   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
5529 }
5530
5531 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
5532                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5533                            bool IsSigned) {
5534   if (IsSigned)
5535     if (In2->getValue().isNegative())
5536       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5537     else
5538       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5539   else
5540     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5541 }
5542
5543 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5544 /// overflowed for this type.
5545 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5546                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5547                             bool IsSigned = false) {
5548   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
5549
5550   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5551     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5552       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5553       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5554                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5555                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5556                          IsSigned))
5557         return true;
5558     }
5559     return false;
5560   }
5561
5562   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5563                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5564                         IsSigned);
5565 }
5566
5567 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
5568                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5569                            bool IsSigned) {
5570   if (IsSigned)
5571     if (In2->getValue().isNegative())
5572       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5573     else
5574       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5575   else
5576     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5577 }
5578
5579 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5580 /// overflowed for this type.
5581 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5582                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5583                             bool IsSigned = false) {
5584   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
5585
5586   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5587     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5588       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5589       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5590                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5591                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5592                          IsSigned))
5593         return true;
5594     }
5595     return false;
5596   }
5597
5598   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5599                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5600                         IsSigned);
5601 }
5602
5603
5604 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5605 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5606 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
5607                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5608                                        Instruction &I) {
5609   // Look through bitcasts.
5610   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5611     RHS = BCI->getOperand(0);
5612
5613   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5614   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
5615     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5616     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5617     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
5618     // output an optimized form.
5619     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5620     
5621     // If not, synthesize the offset the hard way.
5622     if (Offset == 0)
5623       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5624     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5625                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5626   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
5627     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5628     // compare the base pointer.
5629     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5630       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5631       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5632                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5633       if (IndicesTheSame)
5634         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5635           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5636             IndicesTheSame = false;
5637             break;
5638           }
5639
5640       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5641       if (IndicesTheSame)
5642         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
5643                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5644
5645       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5646       // different, bail out.
5647       return 0;
5648     }
5649
5650     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5651     bool AllZeros = true;
5652     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5653       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5654           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5655         AllZeros = false;
5656         break;
5657       }
5658     if (AllZeros)
5659       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5660                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5661
5662     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5663     AllZeros = true;
5664     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5665       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5666           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5667         AllZeros = false;
5668         break;
5669       }
5670     if (AllZeros)
5671       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5672
5673     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5674       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5675       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5676       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5677       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5678         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5679           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5680                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5681             // Irreconcilable differences.
5682             NumDifferences = 2;
5683             break;
5684           } else {
5685             if (NumDifferences++) break;
5686             DiffOperand = i;
5687           }
5688         }
5689
5690       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5691         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5692                                    ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
5693                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5694
5695       else if (NumDifferences == 1) {
5696         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5697         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5698         // Make sure we do a signed comparison here.
5699         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5700       }
5701     }
5702
5703     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5704     // the result to fold to a constant!
5705     if (TD &&
5706         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5707         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5708       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5709       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, *this);
5710       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, *this);
5711       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5712     }
5713   }
5714   return 0;
5715 }
5716
5717 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5718 ///
5719 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5720                                                 Instruction *LHSI,
5721                                                 Constant *RHSC) {
5722   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5723   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5724   
5725   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5726   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5727   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5728   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5729   
5730   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5731   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5732   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5733   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
5734   
5735   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5736   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5737   if (LHSUnsigned)
5738     ++InputSize;
5739   
5740   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5741   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5742     return 0;
5743   
5744   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5745   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5746   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5747   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5748   
5749   ICmpInst::Predicate Pred;
5750   switch (I.getPredicate()) {
5751   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
5752   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5753   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5754     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5755     break;
5756   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5757   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5758     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5759     break;
5760   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5761   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5762     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5763     break;
5764   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5765   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5766     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5767     break;
5768   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5769   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5770     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5771     break;
5772   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5773   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5774     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5775     break;
5776   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5777     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5778   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5779     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5780   }
5781   
5782   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5783   
5784   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5785   
5786   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5787   // comparing an i8 to 300.0.
5788   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
5789   
5790   if (!LHSUnsigned) {
5791     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5792     // and large values.
5793     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5794     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5795                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5796     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5797       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5798           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5799         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5800       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5801     }
5802   } else {
5803     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5804     // +INF and large values.
5805     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5806     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5807                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5808     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5809       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5810           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5811         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5812       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5813     }
5814   }
5815   
5816   if (!LHSUnsigned) {
5817     // See if the RHS value is < SignedMin.
5818     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5819     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5820                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5821     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5822       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5823           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5824         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5825       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5826     }
5827   }
5828
5829   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5830   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5831   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5832   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5833   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
5834     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
5835     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5836   if (!RHS.isZero()) {
5837     bool Equal = LHSUnsigned
5838       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
5839       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
5840     if (!Equal) {
5841       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5842       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5843       // zero at this point.
5844       switch (Pred) {
5845       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
5846       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5847         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5848       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5849         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5850       case ICmpInst::ICMP_ULE:
5851         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5852         // (float)int <= -4.4  --> false
5853         if (RHS.isNegative())
5854           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5855         break;
5856       case ICmpInst::ICMP_SLE:
5857         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5858         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5859         if (RHS.isNegative())
5860           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5861         break;
5862       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5863         // (float)int < -4.4   --> false
5864         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5865         if (RHS.isNegative())
5866           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5867         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5868         break;
5869       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5870         // (float)int < -4.4   --> int < -4
5871         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5872         if (!RHS.isNegative())
5873           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5874         break;
5875       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5876         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5877         // (float)int > -4.4   --> true
5878         if (RHS.isNegative())
5879           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5880         break;
5881       case ICmpInst::ICMP_SGT:
5882         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5883         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5884         if (RHS.isNegative())
5885           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5886         break;
5887       case ICmpInst::ICMP_UGE:
5888         // (float)int >= -4.4   --> true
5889         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5890         if (!RHS.isNegative())
5891           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5892         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5893         break;
5894       case ICmpInst::ICMP_SGE:
5895         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5896         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5897         if (!RHS.isNegative())
5898           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5899         break;
5900       }
5901     }
5902   }
5903
5904   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5905   // comparison.
5906   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5907 }
5908
5909 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5910   bool Changed = false;
5911   
5912   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
5913   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
5914   /// before binary operators.
5915   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
5916     I.swapOperands();
5917     Changed = true;
5918   }
5919
5920   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5921   
5922   if (Value *V = SimplifyFCmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
5923     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
5924
5925   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5926   if (Op0 == Op1) {
5927     switch (I.getPredicate()) {
5928     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
5929     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5930     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5931     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5932     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5933       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5934       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5935       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5936       return &I;
5937       
5938     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5939     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5940     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5941     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5942       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5943       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5944       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5945       return &I;
5946     }
5947   }
5948     
5949   // Handle fcmp with constant RHS
5950   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5951     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5952       switch (LHSI->getOpcode()) {
5953       case Instruction::PHI:
5954         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5955         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5956         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5957         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5958           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
5959             return NV;
5960         break;
5961       case Instruction::SIToFP:
5962       case Instruction::UIToFP:
5963         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5964           return NV;
5965         break;
5966       case Instruction::Select:
5967         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5968         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5969         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5970         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5971         if (LHSI->hasOneUse()) {
5972           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5973             // Fold the known value into the constant operand.
5974             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5975             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5976             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
5977                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
5978           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5979             // Fold the known value into the constant operand.
5980             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5981             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5982             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
5983                                       RHSC, I.getName());
5984           }
5985         }
5986
5987         if (Op1)
5988           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5989         break;
5990       }
5991   }
5992
5993   return Changed ? &I : 0;
5994 }
5995
5996 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5997   bool Changed = false;
5998   
5999   /// Orders the operands of the compare so that they are listed from most
6000   /// complex to least complex.  This puts constants before unary operators,
6001   /// before binary operators.
6002   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1))) {
6003     I.swapOperands();
6004     Changed = true;
6005   }
6006   
6007   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6008   
6009   if (Value *V = SimplifyICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1, TD))
6010     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
6011   
6012   const Type *Ty = Op0->getType();
6013
6014   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
6015   if (Ty == Type::getInt1Ty(*Context)) {
6016     switch (I.getPredicate()) {
6017     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
6018     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
6019       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
6020       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
6021     }
6022     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
6023       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
6024
6025     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6026       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
6027       // FALL THROUGH
6028     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
6029       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6030       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
6031     }
6032     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6033       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
6034       // FALL THROUGH
6035     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
6036       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6037       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
6038     }
6039     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6040       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
6041       // FALL THROUGH
6042     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
6043       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
6044       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
6045     }
6046     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6047       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
6048       // FALL THROUGH
6049     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
6050       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
6051       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
6052     }
6053     }
6054   }
6055
6056   unsigned BitWidth = 0;
6057   if (TD)
6058     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
6059   else if (Ty->isIntOrIntVector())
6060     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
6061
6062   bool isSignBit = false;
6063
6064   // See if we are doing a comparison with a constant.
6065   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6066     Value *A = 0, *B = 0;
6067     
6068     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
6069     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
6070         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6071       // (icmp cond A B) if cond is equality
6072       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6073     }
6074     
6075     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
6076     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
6077     // them being folded in the code below.  The SimplifyICmpInst code has
6078     // already handled the edge cases for us, so we just assert on them.
6079     switch (I.getPredicate()) {
6080     default: break;
6081     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6082       assert(!CI->isMaxValue(false));                 // A <=u MAX -> TRUE
6083       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
6084                           AddOne(CI));
6085     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6086       assert(!CI->isMaxValue(true));                  // A <=s MAX -> TRUE
6087       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6088                           AddOne(CI));
6089     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6090       assert(!CI->isMinValue(false));                  // A >=u MIN -> TRUE
6091       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
6092                           SubOne(CI));
6093     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6094       assert(!CI->isMinValue(true));                   // A >=s MIN -> TRUE
6095       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6096                           SubOne(CI));
6097     }
6098     
6099     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
6100     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
6101     bool UnusedBit;
6102     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
6103   }
6104
6105   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
6106   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
6107   if (BitWidth != 0) {
6108     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
6109     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
6110
6111     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
6112                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
6113                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6114                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
6115       return &I;
6116     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
6117                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6118                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
6119       return &I;
6120
6121     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
6122     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
6123     // EQ and NE we use unsigned values.
6124     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
6125     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
6126     if (I.isSigned()) {
6127       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6128                                              Op0Min, Op0Max);
6129       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6130                                              Op1Min, Op1Max);
6131     } else {
6132       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6133                                                Op0Min, Op0Max);
6134       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6135                                                Op1Min, Op1Max);
6136     }
6137
6138     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
6139     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
6140     // that code below can assume that Min != Max.
6141     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
6142       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
6143                           ConstantInt::get(*Context, Op0Min), Op1);
6144     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
6145       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
6146                           ConstantInt::get(*Context, Op1Min));
6147
6148     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
6149     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
6150     switch (I.getPredicate()) {
6151     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
6152     case ICmpInst::ICMP_EQ:
6153       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6154         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6155       break;
6156     case ICmpInst::ICMP_NE:
6157       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6158         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6159       break;
6160     case ICmpInst::ICMP_ULT:
6161       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
6162         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6163       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
6164         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6165       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
6166         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6167       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6168         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6169           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6170                               SubOne(CI));
6171
6172         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
6173         if (CI->isMinValue(true))
6174           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6175                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
6176       }
6177       break;
6178     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6179       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
6180         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6181       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
6182         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6183
6184       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
6185         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6186       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6187         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
6188           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6189                               AddOne(CI));
6190
6191         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
6192         if (CI->isMaxValue(true))
6193           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6194                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6195       }
6196       break;
6197     case ICmpInst::ICMP_SLT:
6198       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
6199         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6200       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
6201         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6202       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
6203         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6204       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6205         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6206           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6207                               SubOne(CI));
6208       }
6209       break;
6210     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6211       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
6212         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6213       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
6214         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6215
6216       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
6217         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6218       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6219         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
6220           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6221                               AddOne(CI));
6222       }
6223       break;
6224     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6225       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
6226       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
6227         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6228       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
6229         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6230       break;
6231     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6232       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
6233       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
6234         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6235       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
6236         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6237       break;
6238     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6239       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
6240       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
6241         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6242       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
6243         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6244       break;
6245     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6246       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
6247       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
6248         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6249       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
6250         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6251       break;
6252     }
6253
6254     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
6255     // are known to have the same sign.
6256     if (I.isSigned() &&
6257         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
6258          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
6259       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
6260   }
6261
6262   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
6263   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
6264   // any other folding. This helps out other analyses which understand
6265   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
6266   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
6267   // operands has at least one user besides the compare (the select),
6268   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
6269   if (I.hasOneUse())
6270     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
6271       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
6272           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
6273         return 0;
6274
6275   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
6276   // can be folded into the comparison.
6277   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6278     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
6279     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
6280     // instruction can be folded into the icmp 
6281     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6282       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
6283         return Res;
6284   }
6285
6286   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
6287   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6288     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6289       switch (LHSI->getOpcode()) {
6290       case Instruction::GetElementPtr:
6291         if (RHSC->isNullValue()) {
6292           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6293           bool isAllZeros = true;
6294           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6295             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6296                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6297               isAllZeros = false;
6298               break;
6299             }
6300           if (isAllZeros)
6301             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6302                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6303         }
6304         break;
6305
6306       case Instruction::PHI:
6307         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
6308         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6309         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6310         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6311           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6312             return NV;
6313         break;
6314       case Instruction::Select: {
6315         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6316         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6317         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6318         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6319         if (LHSI->hasOneUse()) {
6320           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6321             // Fold the known value into the constant operand.
6322             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6323             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6324             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
6325                                       RHSC, I.getName());
6326           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6327             // Fold the known value into the constant operand.
6328             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6329             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6330             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6331                                       RHSC, I.getName());
6332           }
6333         }
6334
6335         if (Op1)
6336           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6337         break;
6338       }
6339       case Instruction::Call:
6340         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6341         // can assume it is successful and remove the malloc.
6342         if (isMalloc(LHSI) && LHSI->hasOneUse() &&
6343             isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6344           // Need to explicitly erase malloc call here, instead of adding it to
6345           // Worklist, because it won't get DCE'd from the Worklist since
6346           // isInstructionTriviallyDead() returns false for function calls.
6347           // It is OK to replace LHSI/MallocCall with Undef because the 
6348           // instruction that uses it will be erased via Worklist.
6349           if (extractMallocCall(LHSI)) {
6350             LHSI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LHSI->getType()));
6351             EraseInstFromFunction(*LHSI);
6352             return ReplaceInstUsesWith(I,
6353                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6354                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6355           }
6356           if (CallInst* MallocCall = extractMallocCallFromBitCast(LHSI))
6357             if (MallocCall->hasOneUse()) {
6358               MallocCall->replaceAllUsesWith(
6359                                         UndefValue::get(MallocCall->getType()));
6360               EraseInstFromFunction(*MallocCall);
6361               Worklist.Add(LHSI); // The malloc's bitcast use.
6362               return ReplaceInstUsesWith(I,
6363                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6364                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6365             }
6366         }
6367         break;
6368       }
6369   }
6370
6371   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6372   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
6373     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6374       return NI;
6375   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
6376     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6377                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6378       return NI;
6379
6380   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6381   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6382   // now.
6383   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6384     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6385         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6386       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6387       // operand, where it can often be eliminated completely.
6388       Op0 = CI->getOperand(0);
6389
6390       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6391       // so eliminate it as well.
6392       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6393         Op1 = CI2->getOperand(0);
6394
6395       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6396       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6397         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6398           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6399         } else {
6400           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6401           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
6402         }
6403       }
6404       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6405     }
6406   }
6407   
6408   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6409     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6410     // This comes up when you have code like
6411     //   int X = A < B;
6412     //   if (X) ...
6413     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6414     // with a constant or another cast from the same type.
6415     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6416       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6417         return R;
6418   }
6419   
6420   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6421   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6422     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6423       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6424           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6425         switch (Op0I->getOpcode()) {
6426         default: break;
6427         case Instruction::Add:
6428         case Instruction::Sub:
6429         case Instruction::Xor:
6430           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6431             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6432                                 Op1I->getOperand(0));
6433           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6434           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6435             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6436               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6437                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6438                                              : I.getSignedPredicate();
6439               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6440                                   Op1I->getOperand(0));
6441             }
6442             
6443             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6444               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSigned()
6445                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6446                                              : I.getSignedPredicate();
6447               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6448               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6449                                   Op1I->getOperand(0));
6450             }
6451           }
6452           break;
6453         case Instruction::Mul:
6454           if (!I.isEquality())
6455             break;
6456
6457           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6458             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6459             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6460             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6461               const APInt &AP = CI->getValue();
6462               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(*Context, 
6463                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6464                                                            AP.getBitWidth() -
6465                                                       AP.countTrailingZeros()));
6466               Value *And1 = Builder->CreateAnd(Op0I->getOperand(0), Mask);
6467               Value *And2 = Builder->CreateAnd(Op1I->getOperand(0), Mask);
6468               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6469             }
6470           }
6471           break;
6472         }
6473       }
6474     }
6475   }
6476   
6477   // ~x < ~y --> y < x
6478   { Value *A, *B;
6479     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6480         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6481       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6482   }
6483   
6484   if (I.isEquality()) {
6485     Value *A, *B, *C, *D;
6486     
6487     // -x == -y --> x == y
6488     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6489         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6490       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6491     
6492     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6493       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6494         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6495         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6496                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6497       }
6498
6499       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6500         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6501         ConstantInt *C1, *C2;
6502         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6503             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6504           Constant *NC = 
6505                    ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() ^ C2->getValue());
6506           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC, "tmp");
6507           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
6508         }
6509         
6510         // A^B == A^D -> B == D
6511         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6512         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6513         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6514         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6515       }
6516     }
6517     
6518     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6519         (A == Op0 || B == Op0)) {
6520       // A == (A^B)  ->  B == 0
6521       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6522       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6523                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6524     }
6525
6526     // (A-B) == A  ->  B == 0
6527     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6528       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6529                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6530
6531     // A == (A-B)  ->  B == 0
6532     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6533       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6534                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6535     
6536     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6537     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6538         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6539         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6540       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6541       
6542       if (A == C) {
6543         X = B; Y = D; Z = A;
6544       } else if (A == D) {
6545         X = B; Y = C; Z = A;
6546       } else if (B == C) {
6547         X = A; Y = D; Z = B;
6548       } else if (B == D) {
6549         X = A; Y = C; Z = B;
6550       }
6551       
6552       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6553         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y, "tmp");
6554         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z, "tmp");
6555         I.setOperand(0, Op1);
6556         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6557         return &I;
6558       }
6559     }
6560   }
6561   return Changed ? &I : 0;
6562 }
6563
6564
6565 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6566 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6567 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6568                                           ConstantInt *DivRHS) {
6569   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6570   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6571   
6572   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6573   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6574   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6575   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6576   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6577   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6578   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6579   // if it finds it. 
6580   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6581   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSigned())
6582     return 0;
6583   if (DivRHS->isZero())
6584     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6585   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6586     return 0; // The overflow computation also screws up here
6587   if (DivRHS->isOne())
6588     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6589               // with INT_MIN.
6590
6591   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6592   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6593   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6594   // instead of computing a divide. 
6595   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
6596
6597   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6598   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6599   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6600   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6601                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6602
6603   // Get the ICmp opcode
6604   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6605
6606   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6607   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6608   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6609   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6610   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6611   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6612   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6613   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6614   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6615   
6616   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6617     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6618     LoBound = Prod;
6619     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6620     if (!HiOverflow)
6621       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, Context, false);
6622   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6623     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6624       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6625       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6626       HiBound = DivRHS;
6627     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6628       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6629       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6630       if (!HiOverflow)
6631         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6632     } else {                       // (X / pos) op neg
6633       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6634       HiBound = AddOne(Prod);
6635       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6636       if (!LoOverflow) {
6637         ConstantInt* DivNeg =
6638                          cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6639         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, Context,
6640                                      true) ? -1 : 0;
6641        }
6642     }
6643   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6644     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6645       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6646       LoBound = AddOne(DivRHS);
6647       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6648       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6649         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6650         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6651       }
6652     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6653       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6654       HiBound = AddOne(Prod);
6655       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6656       if (!LoOverflow)
6657         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound,
6658                                      DivRHS, Context, true) ? -1 : 0;
6659     } else {                       // (X / neg) op neg
6660       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6661       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6662       if (!HiOverflow)
6663         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6664     }
6665     
6666     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6667     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6668   }
6669
6670   Value *X = DivI->getOperand(0);
6671   switch (Pred) {
6672   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
6673   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6674     if (LoOverflow && HiOverflow)
6675       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6676     else if (HiOverflow)
6677       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6678                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6679     else if (LoOverflow)
6680       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6681                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6682     else
6683       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6684   case ICmpInst::ICMP_NE:
6685     if (LoOverflow && HiOverflow)
6686       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6687     else if (HiOverflow)
6688       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6689                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6690     else if (LoOverflow)
6691       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6692                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6693     else
6694       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6695   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6696   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6697     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6698       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6699     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6700       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6701     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6702   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6703   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6704     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6705       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6706     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6707       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6708     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6709       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6710     else
6711       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6712   }
6713 }
6714
6715
6716 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6717 ///
6718 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6719                                                           Instruction *LHSI,
6720                                                           ConstantInt *RHS) {
6721   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6722   
6723   switch (LHSI->getOpcode()) {
6724   case Instruction::Trunc:
6725     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6726       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6727       // of the high bits truncated out of x are known.
6728       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6729              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6730       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6731       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6732       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6733       
6734       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6735       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6736         // Pull in the high bits from known-ones set.
6737         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6738         NewRHS.zext(SrcBits);
6739         NewRHS |= KnownOne;
6740         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6741                             ConstantInt::get(*Context, NewRHS));
6742       }
6743     }
6744     break;
6745       
6746   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6747     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6748       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6749       // fold the xor.
6750       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6751           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6752         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6753         
6754         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6755         // the operation, just stop using the Xor.
6756         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6757           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6758           Worklist.Add(LHSI);
6759           return &ICI;
6760         }
6761         
6762         // Was the old condition true if the operand is positive?
6763         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6764         
6765         // If so, the new one isn't.
6766         isTrueIfPositive ^= true;
6767         
6768         if (isTrueIfPositive)
6769           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
6770                               SubOne(RHS));
6771         else
6772           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
6773                               AddOne(RHS));
6774       }
6775
6776       if (LHSI->hasOneUse()) {
6777         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
6778         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
6779           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
6780           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
6781                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6782                                          : ICI.getSignedPredicate();
6783           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6784                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ SignBit));
6785         }
6786
6787         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
6788         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
6789           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
6790           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSigned()
6791                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6792                                          : ICI.getSignedPredicate();
6793           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
6794           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6795                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ NotSignBit));
6796         }
6797       }
6798     }
6799     break;
6800   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6801     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6802         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6803       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6804       
6805       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6806       // and/compare to be the input width without changing the value
6807       // produced, eliminating a cast.
6808       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6809         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6810         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6811         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6812         // bit would not work.
6813         if (Cast->hasOneUse() &&
6814             (ICI.isEquality() ||
6815              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6816           uint32_t BitWidth = 
6817             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6818           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6819           NewCST.zext(BitWidth);
6820           APInt NewCI = RHSV;
6821           NewCI.zext(BitWidth);
6822           Value *NewAnd = 
6823             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6824                            ConstantInt::get(*Context, NewCST), LHSI->getName());
6825           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6826                               ConstantInt::get(*Context, NewCI));
6827         }
6828       }
6829       
6830       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6831       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6832       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6833       // access.
6834       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6835       if (Shift && !Shift->isShift())
6836         Shift = 0;
6837       
6838       ConstantInt *ShAmt;
6839       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6840       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6841       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6842       
6843       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6844       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6845       // rights, as they sign-extend.
6846       if (ShAmt) {
6847         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6848         if (!CanFold) {
6849           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6850           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6851           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6852           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6853           
6854           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6855           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6856                AndCST->getValue()) == 0)
6857             CanFold = true;
6858         }
6859         
6860         if (CanFold) {
6861           Constant *NewCst;
6862           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6863             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6864           else
6865             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6866           
6867           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6868           // compared.
6869           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
6870                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
6871             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6872             // As a special case, check to see if this means that the
6873             // result is always true or false now.
6874             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6875               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6876             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6877               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6878           } else {
6879             ICI.setOperand(1, NewCst);
6880             Constant *NewAndCST;
6881             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6882               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6883             else
6884               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6885             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6886             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6887             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
6888             return &ICI;
6889           }
6890         }
6891       }
6892       
6893       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6894       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6895       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6896       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6897           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6898           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
6899         // Compute C << Y.
6900         Value *NS;
6901         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6902           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6903         } else {
6904           // Insert a logical shift.
6905           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6906         }
6907         
6908         // Compute X & (C << Y).
6909         Value *NewAnd = 
6910           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6911         
6912         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6913         return &ICI;
6914       }
6915     }
6916     break;
6917     
6918   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6919     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6920     if (!ShAmt) break;
6921     
6922     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6923     
6924     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6925     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6926     // simplified.
6927     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6928       break;
6929     
6930     if (ICI.isEquality()) {
6931       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6932       // comparison cannot succeed.
6933       Constant *Comp =
6934         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
6935                                                                  ShAmt);
6936       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6937         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6938         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
6939         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6940       }
6941       
6942       if (LHSI->hasOneUse()) {
6943         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6944         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6945         Constant *Mask =
6946           ConstantInt::get(*Context, APInt::getLowBitsSet(TypeBits, 
6947                                                        TypeBits-ShAmtVal));
6948         
6949         Value *And =
6950           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
6951         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6952                             ConstantInt::get(*Context, RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6953       }
6954     }
6955     
6956     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6957     bool TrueIfSigned = false;
6958     if (LHSI->hasOneUse() &&
6959         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6960       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6961       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, APInt(TypeBits, 1) <<
6962                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6963       Value *And =
6964         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
6965       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6966                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6967     }
6968     break;
6969   }
6970     
6971   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6972   case Instruction::AShr: {
6973     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6974     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6975     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6976
6977     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6978     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6979     // simplified.
6980     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6981     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6982       break;
6983     
6984     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6985       
6986     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6987     // comparison cannot succeed.
6988     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6989     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6990       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6991     else
6992       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6993     
6994     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6995       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6996       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
6997       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6998     }
6999     
7000     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
7001     // If so, we can compare against the unshifted value:
7002     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
7003     if (LHSI->hasOneUse() &&
7004         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
7005                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
7006       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
7007                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7008     }
7009       
7010     if (LHSI->hasOneUse()) {
7011       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
7012       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
7013       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, Val);
7014       
7015       Value *And = Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
7016                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
7017       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
7018                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
7019     }
7020     break;
7021   }
7022     
7023   case Instruction::SDiv:
7024   case Instruction::UDiv:
7025     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
7026     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
7027     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
7028     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
7029     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
7030     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
7031     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
7032       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
7033                                           DivRHS))
7034         return R;
7035     break;
7036
7037   case Instruction::Add:
7038     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
7039
7040     if (!ICI.isEquality()) {
7041       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
7042       if (!LHSC) break;
7043       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
7044
7045       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
7046                             .subtract(LHSV);
7047
7048       if (ICI.isSigned()) {
7049         if (CR.getLower().isSignBit()) {
7050           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
7051                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7052         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
7053           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
7054                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7055         }
7056       } else {
7057         if (CR.getLower().isMinValue()) {
7058           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
7059                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
7060         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
7061           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
7062                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
7063         }
7064       }
7065     }
7066     break;
7067   }
7068   
7069   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
7070   if (ICI.isEquality()) {
7071     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7072     
7073     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
7074     // the second operand is a constant, simplify a bit.
7075     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
7076       switch (BO->getOpcode()) {
7077       case Instruction::SRem:
7078         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
7079         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
7080           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
7081           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
7082             Value *NewRem =
7083               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
7084                                   BO->getName());
7085             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
7086                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
7087           }
7088         }
7089         break;
7090       case Instruction::Add:
7091         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
7092         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7093           if (BO->hasOneUse())
7094             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7095                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
7096         } else if (RHSV == 0) {
7097           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
7098           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
7099           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
7100           
7101           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
7102             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
7103           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
7104             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
7105           else if (BO->hasOneUse()) {
7106             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
7107             Neg->takeName(BO);
7108             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
7109           }
7110         }
7111         break;
7112       case Instruction::Xor:
7113         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
7114         // the explicit xor.
7115         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7116           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
7117                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
7118         
7119         // FALLTHROUGH
7120       case Instruction::Sub:
7121         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
7122         if (RHSV == 0)
7123           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7124                               BO->getOperand(1));
7125         break;
7126         
7127       case Instruction::Or:
7128         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
7129         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
7130         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
7131           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
7132           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
7133             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7134                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
7135                                        isICMP_NE));
7136         }
7137         break;
7138         
7139       case Instruction::And:
7140         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7141           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
7142           // comparison can never succeed!
7143           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
7144             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7145                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
7146                                        isICMP_NE));
7147           
7148           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
7149           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
7150             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
7151                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
7152                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
7153           
7154           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
7155           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
7156             Value *X = BO->getOperand(0);
7157             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
7158             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7159               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
7160             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
7161           }
7162           
7163           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
7164           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
7165             Value *X = BO->getOperand(0);
7166             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
7167             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7168               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
7169             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
7170           }
7171         }
7172       default: break;
7173       }
7174     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
7175       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
7176       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
7177         Worklist.Add(II);
7178         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
7179         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(*Context, RHSV.byteSwap()));
7180         return &ICI;
7181       }
7182     }
7183   }
7184   return 0;
7185 }
7186
7187 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
7188 /// We only handle extending casts so far.
7189 ///
7190 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
7191   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
7192   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
7193   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
7194   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
7195   Value *RHSCIOp;
7196
7197   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
7198   // integer type is the same size as the pointer type.
7199   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
7200       TD->getPointerSizeInBits() ==
7201          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
7202     Value *RHSOp = 0;
7203     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
7204       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
7205     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
7206       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
7207       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
7208       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
7209         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
7210     }
7211
7212     if (RHSOp)
7213       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
7214   }
7215   
7216   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
7217   // Enforce this.
7218   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
7219       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
7220     return 0;
7221
7222   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
7223   bool isSignedCmp = ICI.isSigned();
7224
7225   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
7226     // Not an extension from the same type?
7227     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
7228     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
7229       return 0;
7230     
7231     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
7232     // and the other is a zext), then we can't handle this.
7233     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
7234       return 0;
7235
7236     // Deal with equality cases early.
7237     if (ICI.isEquality())
7238       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7239
7240     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
7241     // signed comparison.
7242     if (isSignedCmp && isSignedExt)
7243       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7244
7245     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
7246     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7247   }
7248
7249   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
7250   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
7251   if (!CI)
7252     return 0;
7253
7254   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
7255   // reextended to DestTy.
7256   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
7257   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
7258                                                 Res1, DestTy);
7259
7260   // If the re-extended constant didn't change...
7261   if (Res2 == CI) {
7262     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
7263     // For example, we might have:
7264     //    %A = sext i16 %X to i32
7265     //    %B = icmp ugt i32 %A, 1330
7266     // It is incorrect to transform this into 
7267     //    %B = icmp ugt i16 %X, 1330
7268     // because %A may have negative value. 
7269     //
7270     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
7271     // signless.
7272     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
7273       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7274     return 0;
7275   }
7276
7277   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
7278   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
7279
7280   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
7281   // point so handle the ICI.isEquality() cases
7282   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7283     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
7284   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7285     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
7286
7287   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
7288   // should have been folded away previously and not enter in here.
7289   Value *Result;
7290   if (isSignedCmp) {
7291     // We're performing a signed comparison.
7292     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
7293       Result = ConstantInt::getFalse(*Context);          // X < (small) --> false
7294     else
7295       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);           // X < (large) --> true
7296   } else {
7297     // We're performing an unsigned comparison.
7298     if (isSignedExt) {
7299       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
7300       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
7301       Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
7302       Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
7303     } else {
7304       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
7305       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);
7306     }
7307   }
7308
7309   // Finally, return the value computed.
7310   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
7311       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
7312     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7313
7314   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7315           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7316          "ICmp should be folded!");
7317   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7318     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7319   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7320 }
7321
7322 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7323   return commonShiftTransforms(I);
7324 }
7325
7326 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7327   return commonShiftTransforms(I);
7328 }
7329
7330 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7331   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7332     return R;
7333   
7334   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7335   
7336   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7337   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7338     if (CSI->isAllOnesValue())
7339       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7340
7341   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7342   if (MaskedValueIsZero(Op0,
7343                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
7344     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7345
7346   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
7347   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
7348   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
7349     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7350
7351   return 0;
7352 }
7353
7354 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7355   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7356   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7357
7358   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7359   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7360   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7361       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7362     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7363   
7364   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7365     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7366       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7367     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7368       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7369   }
7370   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7371     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7372       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7373     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7374       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7375   }
7376
7377   // See if we can fold away this shift.
7378   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7379     return &I;
7380
7381   // Try to fold constant and into select arguments.
7382   if (isa<Constant>(Op0))
7383     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7384       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7385         return R;
7386
7387   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7388     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7389       return Res;
7390   return 0;
7391 }
7392
7393 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7394                                                BinaryOperator &I) {
7395   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7396
7397   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7398   // purpose is to compute bits we don't care about.
7399   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
7400   
7401   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
7402   // a signed shift.
7403   //
7404   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7405     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7406       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7407     else {
7408       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7409       return &I;
7410     }
7411   }
7412   
7413   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7414   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7415     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7416       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7417         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7418                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7419   
7420   // Try to fold constant and into select arguments.
7421   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7422     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7423       return R;
7424   if (isa<PHINode>(Op0))
7425     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7426       return NV;
7427   
7428   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7429   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7430     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7431     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7432     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7433     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7434     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7435     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7436     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7437         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7438       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7439       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7440       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7441       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
7442
7443       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7444       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7445       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7446       // other xforms later if dead.
7447       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
7448       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
7449       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7450       
7451       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7452       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7453       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7454       // mask as appropriate.
7455       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7456         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7457       else {
7458         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7459         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7460       }
7461
7462       // shift1 & 0x00FF
7463       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(*Context, MaskV),
7464                                       TI->getName());
7465
7466       // Return the value truncated to the interesting size.
7467       return new TruncInst(And, I.getType());
7468     }
7469   }
7470   
7471   if (Op0->hasOneUse()) {
7472     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7473       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7474       Value *V1, *V2;
7475       ConstantInt *CC;
7476       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7477         default: break;
7478         case Instruction::Add:
7479         case Instruction::And:
7480         case Instruction::Or:
7481         case Instruction::Xor: {
7482           // These operators commute.
7483           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7484           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7485               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
7486                     m_Specific(Op1)))) {
7487             Value *YS =         // (Y << C)
7488               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
7489             // (X + (Y << C))
7490             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7491                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
7492             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7493             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7494                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7495           }
7496           
7497           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7498           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7499           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7500               match(Op0BOOp1, 
7501                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7502                           m_ConstantInt(CC))) &&
7503               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7504             Value *YS =   // (Y << C)
7505               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
7506                                            Op0BO->getName());
7507             // X & (CC << C)
7508             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7509                                            V1->getName()+".mask");
7510             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7511           }
7512         }
7513           
7514         // FALL THROUGH.
7515         case Instruction::Sub: {
7516           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7517           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7518               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
7519                     m_Specific(Op1)))) {
7520             Value *YS =  // (Y << C)
7521               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7522             // (X + (Y << C))
7523             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7524                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
7525             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7526             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7527                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7528           }
7529           
7530           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7531           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7532               match(Op0BO->getOperand(0),
7533                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7534                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7535               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7536                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7537             Value *YS = // (Y << C)
7538               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7539             // X & (CC << C)
7540             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7541                                            V1->getName()+".mask");
7542             
7543             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7544           }
7545           
7546           break;
7547         }
7548       }
7549       
7550       
7551       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7552       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7553       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7554         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7555         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7556         
7557         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7558           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7559           case Instruction::Add:
7560             isValid = isLeftShift;
7561             break;
7562           case Instruction::Or:
7563           case Instruction::Xor:
7564             highBitSet = false;
7565             break;
7566           case Instruction::And:
7567             highBitSet = true;
7568             break;
7569         }
7570         
7571         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7572         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7573         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7574         // the constant which would cause it to be modified for this
7575         // operation.
7576         //
7577         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7578           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7579         
7580         if (isValid) {
7581           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7582           
7583           Value *NewShift =
7584             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7585           NewShift->takeName(Op0BO);
7586           
7587           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7588                                         NewRHS);
7589         }
7590       }
7591     }
7592   }
7593   
7594   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7595   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7596   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7597     ShiftOp = 0;
7598   
7599   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7600     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7601     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7602     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7603     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7604     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7605     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7606     
7607     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7608     
7609     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7610     
7611     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7612     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7613       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
7614       // saturates.
7615       if (AmtSum >= TypeBits) {
7616         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7617           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7618         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
7619       }
7620       
7621       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7622                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7623     }
7624     
7625     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7626         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7627       if (AmtSum >= TypeBits)
7628         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7629       
7630       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7631       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7632     }
7633     
7634     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7635         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7636       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7637       if (AmtSum >= TypeBits)
7638         AmtSum = TypeBits-1;
7639       
7640       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7641
7642       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7643       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7644     }
7645     
7646     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7647     // right.  See if the amounts are equal.
7648     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7649       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7650       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7651         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7652         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7653       }
7654       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7655       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7656         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7657         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7658       }
7659       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7660       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7661       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7662       // generators.
7663       const Type *SExtType = 0;
7664       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7665       case 1  :
7666       case 8  :
7667       case 16 :
7668       case 32 :
7669       case 64 :
7670       case 128:
7671         SExtType = IntegerType::get(*Context, Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7672         break;
7673       default: break;
7674       }
7675       if (SExtType)
7676         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
7677       // Otherwise, we can't handle it yet.
7678     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7679       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7680       
7681       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7682       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7683         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7684                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7685         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7686         
7687         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7688         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7689                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7690       }
7691       
7692       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7693       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7694         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7695         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7696         
7697         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7698         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7699                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7700       }
7701       
7702       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7703     } else {
7704       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7705       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7706
7707       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7708       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7709         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7710                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7711         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
7712                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7713         
7714         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7715         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7716                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7717       }
7718       
7719       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7720       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7721         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7722         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7723         
7724         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7725         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7726                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7727       }
7728       
7729       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7730     }
7731   }
7732   return 0;
7733 }
7734
7735
7736 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7737 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7738 /// X*Scale+Offset.
7739 ///
7740 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7741                                         int &Offset, LLVMContext *Context) {
7742   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(*Context) && 
7743          "Unexpected allocation size type!");
7744   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7745     Offset = CI->getZExtValue();
7746     Scale  = 0;
7747     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0);
7748   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7749     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7750       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7751         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7752         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7753         Offset = 0;
7754         return I->getOperand(0);
7755       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7756         // This value is scaled by 'RHS'.
7757         Scale = RHS->getZExtValue();
7758         Offset = 0;
7759         return I->getOperand(0);
7760       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7761         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7762         // where C1 is divisible by C2.
7763         unsigned SubScale;
7764         Value *SubVal = 
7765           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
7766                                     Offset, Context);
7767         Offset += RHS->getZExtValue();
7768         Scale = SubScale;
7769         return SubVal;
7770       }
7771     }
7772   }
7773
7774   // Otherwise, we can't look past this.
7775   Scale = 1;
7776   Offset = 0;
7777   return Val;
7778 }
7779
7780
7781 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7782 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7783 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7784                                                    AllocaInst &AI) {
7785   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7786   
7787   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
7788   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
7789   
7790   // Remove any uses of AI that are dead.
7791   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7792   
7793   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7794     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7795     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7796       while (UI != E && *UI == User)
7797         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7798       
7799       ++NumDeadInst;
7800       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
7801       EraseInstFromFunction(*User);
7802     }
7803   }
7804
7805   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
7806   if (!TD) return 0;
7807
7808   // Get the type really allocated and the type casted to.
7809   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7810   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7811   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7812
7813   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7814   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7815   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7816
7817   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7818   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7819   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
7820   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
7821   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
7822       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7823
7824   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
7825   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
7826   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7827
7828   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7829   // size argument.
7830   unsigned ArraySizeScale;
7831   int ArrayOffset;
7832   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7833     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale,
7834                               ArrayOffset, Context);
7835  
7836   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7837   // do the xform.
7838   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7839       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7840
7841   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7842   Value *Amt = 0;
7843   if (Scale == 1) {
7844     Amt = NumElements;
7845   } else {
7846     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Scale);
7847     // Insert before the alloca, not before the cast.
7848     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7849   }
7850   
7851   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7852     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Offset, true);
7853     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7854   }
7855   
7856   AllocaInst *New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
7857   New->setAlignment(AI.getAlignment());
7858   New->takeName(&AI);
7859   
7860   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
7861   // declare.
7862   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
7863     EraseInstFromFunction(*DI);
7864   }
7865   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
7866   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
7867   // will die soon.
7868   else if (!AI.hasOneUse()) {
7869     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7870     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7871     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
7872     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7873   }
7874   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7875 }
7876
7877 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7878 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7879 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7880 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7881 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7882 ///
7883 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7884 /// extension operation if Ty is larger.
7885 ///
7886 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7887 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7888 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7889 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7890 /// efficiently truncated.
7891 ///
7892 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7893 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7894 /// the final result.
7895 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
7896                                               unsigned CastOpc,
7897                                               int &NumCastsRemoved){
7898   // We can always evaluate constants in another type.
7899   if (isa<Constant>(V))
7900     return true;
7901   
7902   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7903   if (!I) return false;
7904   
7905   const Type *OrigTy = V->getType();
7906   
7907   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7908   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7909     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7910     // it, and this will remove a cast overall.
7911     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7912       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7913       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7914       // casts first.
7915       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7916         ++NumCastsRemoved;
7917       return true;
7918     }
7919   }
7920
7921   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7922   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7923   if (!I->hasOneUse()) return false;
7924
7925   unsigned Opc = I->getOpcode();
7926   switch (Opc) {
7927   case Instruction::Add:
7928   case Instruction::Sub:
7929   case Instruction::Mul:
7930   case Instruction::And:
7931   case Instruction::Or:
7932   case Instruction::Xor:
7933     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7934     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7935                                       NumCastsRemoved) &&
7936            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7937                                       NumCastsRemoved);
7938
7939   case Instruction::UDiv:
7940   case Instruction::URem: {
7941     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
7942     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7943     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7944     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
7945       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
7946       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
7947           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
7948         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7949                                           NumCastsRemoved) &&
7950                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7951                                           NumCastsRemoved);
7952       }
7953     }
7954     break;
7955   }
7956   case Instruction::Shl:
7957     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7958     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7959     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7960       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7961       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
7962           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7963         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7964                                           NumCastsRemoved);
7965     }
7966     break;
7967   case Instruction::LShr:
7968     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7969     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7970     // already zeros.
7971     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7972       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7973       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7974       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7975           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7976             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7977           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7978         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7979                                           NumCastsRemoved);
7980       }
7981     }
7982     break;
7983   case Instruction::ZExt:
7984   case Instruction::SExt:
7985   case Instruction::Trunc:
7986     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7987     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7988     // of casts in the input.
7989     if (Opc == CastOpc)
7990       return true;
7991
7992     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7993     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7994       return true;
7995     break;
7996   case Instruction::Select: {
7997     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7998     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7999                                       NumCastsRemoved) &&
8000            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
8001                                       NumCastsRemoved);
8002   }
8003   case Instruction::PHI: {
8004     // We can change a phi if we can change all operands.
8005     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
8006     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
8007       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
8008                                       NumCastsRemoved))
8009         return false;
8010     return true;
8011   }
8012   default:
8013     // TODO: Can handle more cases here.
8014     break;
8015   }
8016   
8017   return false;
8018 }
8019
8020 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
8021 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
8022 /// evaluate the expression.
8023 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
8024                                              bool isSigned) {
8025   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
8026     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
8027
8028   // Otherwise, it must be an instruction.
8029   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
8030   Instruction *Res = 0;
8031   unsigned Opc = I->getOpcode();
8032   switch (Opc) {
8033   case Instruction::Add:
8034   case Instruction::Sub:
8035   case Instruction::Mul:
8036   case Instruction::And:
8037   case Instruction::Or:
8038   case Instruction::Xor:
8039   case Instruction::AShr:
8040   case Instruction::LShr:
8041   case Instruction::Shl:
8042   case Instruction::UDiv:
8043   case Instruction::URem: {
8044     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
8045     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8046     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
8047     break;
8048   }    
8049   case Instruction::Trunc:
8050   case Instruction::ZExt:
8051   case Instruction::SExt:
8052     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
8053     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
8054     // new.
8055     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
8056       return I->getOperand(0);
8057     
8058     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
8059     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),Ty);
8060     break;
8061   case Instruction::Select: {
8062     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
8063     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
8064     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
8065     break;
8066   }
8067   case Instruction::PHI: {
8068     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
8069     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
8070     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8071       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
8072       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
8073     }
8074     Res = NPN;
8075     break;
8076   }
8077   default: 
8078     // TODO: Can handle more cases here.
8079     llvm_unreachable("Unreachable!");
8080     break;
8081   }
8082   
8083   Res->takeName(I);
8084   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
8085 }
8086
8087 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
8088 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
8089   Value *Src = CI.getOperand(0);
8090
8091   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
8092   // eliminate it now.
8093   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8094     if (Instruction::CastOps opc = 
8095         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
8096       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
8097       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
8098       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
8099     }
8100   }
8101
8102   // If we are casting a select then fold the cast into the select
8103   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
8104     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
8105       return NV;
8106
8107   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
8108   if (isa<PHINode>(Src)) {
8109     // We don't do this if this would create a PHI node with an illegal type if
8110     // it is currently legal.
8111     if (!isa<IntegerType>(Src->getType()) ||
8112         !isa<IntegerType>(CI.getType()) ||
8113         ShouldChangeType(CI.getType(), Src->getType(), TD))
8114       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
8115         return NV;
8116   }
8117   
8118   return 0;
8119 }
8120
8121 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
8122 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
8123 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
8124 /// resultant element type, otherwise return null.
8125 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
8126                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
8127                                        const TargetData *TD,
8128                                        LLVMContext *Context) {
8129   if (!TD) return 0;
8130   if (!Ty->isSized()) return 0;
8131   
8132   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
8133   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
8134   // is something like [0 x {int, int}]
8135   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(*Context);
8136   int64_t FirstIdx = 0;
8137   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
8138     FirstIdx = Offset/TySize;
8139     Offset -= FirstIdx*TySize;
8140     
8141     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
8142     if (Offset < 0) {
8143       --FirstIdx;
8144       Offset += TySize;
8145       assert(Offset >= 0);
8146     }
8147     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
8148   }
8149   
8150   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
8151     
8152   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
8153   while (Offset) {
8154     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
8155     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
8156       return 0;
8157     
8158     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
8159       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
8160       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
8161              "Offset must stay within the indexed type");
8162       
8163       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
8164       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Elt));
8165       
8166       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
8167       Ty = STy->getElementType(Elt);
8168     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
8169       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
8170       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
8171       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
8172       Offset %= EltSize;
8173       Ty = AT->getElementType();
8174     } else {
8175       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
8176       return 0;
8177     }
8178   }
8179   
8180   return Ty;
8181 }
8182
8183 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
8184 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
8185   Value *Src = CI.getOperand(0);
8186   
8187   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
8188     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
8189     // this into a cast of the original pointer!
8190     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
8191       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
8192       // here because the pointer operand is being replaced with another 
8193       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
8194       Worklist.Add(GEP);
8195       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
8196       return &CI;
8197     }
8198     
8199     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
8200     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
8201     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
8202     // non-type-safe code.
8203     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
8204       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
8205         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
8206         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, *this));
8207         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
8208         
8209         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
8210         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
8211         const Type *GEPIdxTy =
8212           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
8213         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
8214         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
8215           // If we were able to index down into an element, create the GEP
8216           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
8217           // two.
8218           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
8219             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
8220                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
8221             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
8222           NGEP->takeName(GEP);
8223           
8224           if (isa<BitCastInst>(CI))
8225             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
8226           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
8227           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
8228         }
8229       }      
8230     }
8231   }
8232     
8233   return commonCastTransforms(CI);
8234 }
8235
8236 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
8237 /// for trunc, zext, and sext.
8238 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
8239   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8240     return Result;
8241
8242   Value *Src = CI.getOperand(0);
8243   const Type *SrcTy = Src->getType();
8244   const Type *DestTy = CI.getType();
8245   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
8246   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
8247
8248   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
8249   // purpose is to compute bits we don't care about.
8250   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
8251     return &CI;
8252
8253   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
8254   // can't do anything more. 
8255   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
8256   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
8257     return 0;
8258
8259   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
8260   int NumCastsRemoved = 0;
8261   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
8262   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
8263   // strange.
8264   if ((isa<VectorType>(DestTy) ||
8265        ShouldChangeType(SrcI->getType(), DestTy, TD)) &&
8266       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
8267                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
8268     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
8269     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
8270     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
8271     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
8272     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
8273     // require that two casts have been eliminated.
8274     bool DoXForm = false;
8275     bool JustReplace = false;
8276     switch (CI.getOpcode()) {
8277     default:
8278       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
8279       // get here because of the check above.
8280       llvm_unreachable("Unknown cast type");
8281     case Instruction::Trunc:
8282       DoXForm = true;
8283       break;
8284     case Instruction::ZExt: {
8285       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
8286       
8287       if (!DoXForm && 0) {
8288         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
8289         // always profitable to do this xform.
8290         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
8291         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8292         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
8293           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8294         
8295         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8296           if (TryI->use_empty())
8297             EraseInstFromFunction(*TryI);
8298       }
8299       break;
8300     }
8301     case Instruction::SExt: {
8302       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
8303       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
8304         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
8305         // profitable to do this xform.
8306         //
8307         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
8308         // eliminated cast is a truncate. e.g.
8309         // t2 = trunc i32 t1 to i16
8310         // t3 = sext i16 t2 to i32
8311         // !=
8312         // i32 t1
8313         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
8314         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
8315         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8316           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8317         
8318         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8319           if (TryI->use_empty())
8320             EraseInstFromFunction(*TryI);
8321       }
8322       break;
8323     }
8324     }
8325     
8326     if (DoXForm) {
8327       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
8328             " to avoid cast: " << CI);
8329       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
8330                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
8331       if (JustReplace)
8332         // Just replace this cast with the result.
8333         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8334
8335       assert(Res->getType() == DestTy);
8336       switch (CI.getOpcode()) {
8337       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
8338       case Instruction::Trunc:
8339         // Just replace this cast with the result.
8340         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8341       case Instruction::ZExt: {
8342         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
8343
8344         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8345         // result.
8346         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8347         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8348           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8349
8350         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8351         Constant *C = ConstantInt::get(*Context, 
8352                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
8353         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8354       }
8355       case Instruction::SExt: {
8356         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8357         // cast with the result.
8358         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8359         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8360           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8361
8362         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8363         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
8364       }
8365       }
8366     }
8367   }
8368   
8369   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8370   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8371
8372   switch (SrcI->getOpcode()) {
8373   case Instruction::Add:
8374   case Instruction::Mul:
8375   case Instruction::And:
8376   case Instruction::Or:
8377   case Instruction::Xor:
8378     // If we are discarding information, rewrite.
8379     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8380       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
8381       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
8382           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8383         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8384         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8385         return BinaryOperator::Create(
8386             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8387       }
8388     }
8389
8390     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8391     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8392         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8393         Op1 == ConstantInt::getTrue(*Context) &&
8394         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8395       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
8396       return BinaryOperator::CreateXor(New,
8397                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8398     }
8399     break;
8400
8401   case Instruction::Shl: {
8402     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
8403     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
8404     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
8405         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
8406       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8407       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8408       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8409     }
8410     break;
8411   }
8412   }
8413   return 0;
8414 }
8415
8416 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8417   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8418     return Result;
8419   
8420   Value *Src = CI.getOperand(0);
8421   const Type *Ty = CI.getType();
8422   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8423   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8424
8425   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
8426   if (DestBitWidth == 1) {
8427     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
8428     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
8429     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
8430     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
8431   }
8432
8433   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
8434   ConstantInt *ShAmtV = 0;
8435   Value *ShiftOp = 0;
8436   if (Src->hasOneUse() &&
8437       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
8438     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8439     
8440     // Get a mask for the bits shifting in.
8441     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8442     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
8443       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8444         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8445       
8446       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8447       // shift.
8448       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
8449       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
8450       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8451     }
8452   }
8453  
8454   return 0;
8455 }
8456
8457 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8458 /// in order to eliminate the icmp.
8459 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8460                                              bool DoXform) {
8461   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8462   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8463   // cast to integer to avoid the comparison.
8464   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8465     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8466       
8467     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8468     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8469     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8470         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8471       if (!DoXform) return ICI;
8472
8473       Value *In = ICI->getOperand(0);
8474       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8475                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
8476       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
8477       if (In->getType() != CI.getType())
8478         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
8479
8480       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8481         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8482         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
8483       }
8484
8485       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8486     }
8487       
8488       
8489       
8490     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8491     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8492     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8493     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8494     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8495     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8496     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8497     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8498     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8499         // This only works for EQ and NE
8500         ICI->isEquality()) {
8501       // If Op1C some other power of two, convert:
8502       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8503       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8504       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8505       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8506         
8507       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8508       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8509         if (!DoXform) return ICI;
8510
8511         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8512         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8513           // (X&4) == 2 --> false
8514           // (X&4) != 2 --> true
8515           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), isNE);
8516           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8517           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8518         }
8519           
8520         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8521         Value *In = ICI->getOperand(0);
8522         if (ShiftAmt) {
8523           // Perform a logical shr by shiftamt.
8524           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8525           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
8526                                    In->getName()+".lobit");
8527         }
8528           
8529         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8530           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8531           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
8532         }
8533           
8534         if (CI.getType() == In->getType())
8535           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8536         else
8537           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8538       }
8539     }
8540   }
8541
8542   return 0;
8543 }
8544
8545 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8546   // If one of the common conversion will work ..
8547   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8548     return Result;
8549
8550   Value *Src = CI.getOperand(0);
8551
8552   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8553   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8554   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8555   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8556     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
8557     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
8558     Value *A = CSrc->getOperand(0);
8559     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
8560     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
8561     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8562     // If we're actually extending zero bits, then if
8563     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
8564     // SrcSize == DstSize: a & mask
8565     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
8566     if (SrcSize < DstSize) {
8567       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8568       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
8569       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
8570       return new ZExtInst(And, CI.getType());
8571     }
8572     
8573     if (SrcSize == DstSize) {
8574       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8575       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
8576                                                            AndValue));
8577     }
8578     if (SrcSize > DstSize) {
8579       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
8580       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
8581       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
8582                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
8583                                                                AndValue));
8584     }
8585   }
8586
8587   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8588     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8589
8590   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8591   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8592     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8593     // of the (zext icmp) will be transformed.
8594     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8595     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8596     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8597         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8598          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8599       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
8600       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
8601       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8602     }
8603   }
8604
8605   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
8606   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
8607     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8608       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
8609         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8610         if (TI0->getType() == CI.getType())
8611           return
8612             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
8613                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
8614       }
8615
8616   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
8617   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
8618     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8619       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
8620         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
8621             And->getOperand(1) == C)
8622           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
8623             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8624             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
8625               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
8626               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
8627               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
8628             }
8629           }
8630
8631   return 0;
8632 }
8633
8634 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8635   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8636     return I;
8637   
8638   Value *Src = CI.getOperand(0);
8639   
8640   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8641   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
8642     return SelectInst::Create(Src,
8643                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
8644                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8645
8646   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8647   // eliminate the trunc/sext pair.
8648   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8649     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8650     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
8651     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8652     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8653     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8654
8655     if (OpBits == DestBits) {
8656       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8657       // bits, it is already ready.
8658       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8659         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8660     } else if (OpBits < DestBits) {
8661       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8662       // bits, just sext from i32.
8663       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8664         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8665     } else {
8666       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8667       // bits, just truncate to i32.
8668       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8669         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8670     }
8671   }
8672
8673   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8674   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8675   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8676   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8677   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8678   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8679   //   %a = trunc i32 %i to i8
8680   //   %b = shl i8 %a, 6
8681   //   %c = ashr i8 %b, 6
8682   //   %d = sext i8 %c to i32
8683   // into:
8684   //   %a = shl i32 %i, 30
8685   //   %d = ashr i32 %a, 30
8686   Value *A = 0;
8687   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8688   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8689                         m_ConstantInt(CA))) &&
8690       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8691     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8692     if (I->getType() == CI.getType()) {
8693       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8694       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8695       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8696       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8697       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
8698       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8699     }
8700   }
8701   
8702   return 0;
8703 }
8704
8705 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8706 /// in the specified FP type without changing its value.
8707 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem,
8708                               LLVMContext *Context) {
8709   bool losesInfo;
8710   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8711   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8712   if (!losesInfo)
8713     return ConstantFP::get(*Context, F);
8714   return 0;
8715 }
8716
8717 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8718 /// through it until we get the source value.
8719 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V, LLVMContext *Context) {
8720   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8721     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8722       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0), Context);
8723   
8724   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8725   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8726   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8727   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8728     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(*Context))
8729       return V;  // No constant folding of this.
8730     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8731     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle, Context))
8732       return V;
8733     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(*Context))
8734       return V;  // Won't shrink.
8735     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble, Context))
8736       return V;
8737     // Don't try to shrink to various long double types.
8738   }
8739   
8740   return V;
8741 }
8742
8743 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8744   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8745     return I;
8746   
8747   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8748   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8749   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
8750   // many builtins (sqrt, etc).
8751   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8752   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8753     switch (OpI->getOpcode()) {
8754     default: break;
8755     case Instruction::FAdd:
8756     case Instruction::FSub:
8757     case Instruction::FMul:
8758     case Instruction::FDiv:
8759     case Instruction::FRem:
8760       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8761       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0), Context);
8762       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1), Context);
8763       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8764           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8765         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8766         // If the source types were both smaller than the destination type of
8767         // the cast, do this xform.
8768         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
8769             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
8770           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
8771           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
8772           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8773         }
8774       }
8775       break;  
8776     }
8777   }
8778   return 0;
8779 }
8780
8781 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8782   return commonCastTransforms(CI);
8783 }
8784
8785 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8786   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8787   if (OpI == 0)
8788     return commonCastTransforms(FI);
8789
8790   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8791   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8792   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8793   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8794   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8795   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8796   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8797       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8798       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8799                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8800     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8801
8802   return commonCastTransforms(FI);
8803 }
8804
8805 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8806   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8807   if (OpI == 0)
8808     return commonCastTransforms(FI);
8809   
8810   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8811   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8812   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8813   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8814   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8815   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8816   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8817       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8818       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
8819                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8820     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8821   
8822   return commonCastTransforms(FI);
8823 }
8824
8825 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8826   return commonCastTransforms(CI);
8827 }
8828
8829 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8830   return commonCastTransforms(CI);
8831 }
8832
8833 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
8834   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
8835   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
8836   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
8837   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
8838   // pointers.
8839   if (TD &&
8840       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
8841     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
8842                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
8843                                        "tmp");
8844     return new TruncInst(P, CI.getType());
8845   }
8846   
8847   return commonPointerCastTransforms(CI);
8848 }
8849
8850 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8851   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
8852   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
8853   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
8854   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
8855   // extends to pointers.
8856   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
8857       TD->getPointerSizeInBits()) {
8858     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
8859                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
8860     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
8861   }
8862   
8863   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8864     return I;
8865
8866   return 0;
8867 }
8868
8869 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8870   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8871   // otherwise just apply the common ones.
8872   Value *Src = CI.getOperand(0);
8873   const Type *SrcTy = Src->getType();
8874   const Type *DestTy = CI.getType();
8875
8876   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8877     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8878       return I;
8879   } else {
8880     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8881       return Result;
8882   }
8883
8884
8885   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8886   // be replaced by the operand.
8887   if (DestTy == Src->getType())
8888     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8889
8890   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8891     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8892     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8893     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8894     
8895     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8896     // required for changing types.
8897     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8898       return 0;
8899     
8900     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
8901     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8902     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
8903     // needs to be cleaned up.
8904     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Src))
8905       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8906         return V;
8907     
8908     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8909     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8910     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8911     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
8912     unsigned NumZeros = 0;
8913     while (SrcElTy != DstElTy && 
8914            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8915            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8916       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8917       ++NumZeros;
8918     }
8919
8920     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8921     if (SrcElTy == DstElTy) {
8922       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8923       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "",
8924                                                ((Instruction*) NULL));
8925     }
8926   }
8927
8928   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
8929     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
8930       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
8931         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
8932         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
8933                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
8934       }
8935       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
8936     }
8937   }
8938
8939   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
8940     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
8941       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
8942         Value *Elem = 
8943           Builder->CreateExtractElement(Src,
8944                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
8945         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
8946       }
8947     }
8948   }
8949
8950   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8951     if (SVI->hasOneUse()) {
8952       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8953       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8954       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8955           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8956                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8957           SVI->getType()->getNumElements() ==
8958             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8959         CastInst *Tmp;
8960         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8961         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8962         // us to eliminate at least one cast.
8963         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8964              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8965             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8966              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8967           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
8968           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
8969           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8970           // know the vector types match #elts.
8971           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8972         }
8973       }
8974     }
8975   }
8976   return 0;
8977 }
8978
8979 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8980 ///   %C = or %A, %B
8981 ///   %D = select %cond, %C, %A
8982 /// into:
8983 ///   %C = select %cond, %B, 0
8984 ///   %D = or %A, %C
8985 ///
8986 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8987 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8988 /// equal the other incoming value of the select.
8989 ///
8990 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8991   switch (I->getOpcode()) {
8992   case Instruction::Add:
8993   case Instruction::Mul:
8994   case Instruction::And:
8995   case Instruction::Or:
8996   case Instruction::Xor:
8997     return 3;              // Can fold through either operand.
8998   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8999   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
9000   case Instruction::LShr:
9001   case Instruction::AShr:
9002     return 1;
9003   default:
9004     return 0;              // Cannot fold
9005   }
9006 }
9007
9008 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
9009 /// function, return the identity constant that goes into the select.
9010 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I,
9011                                            LLVMContext *Context) {
9012   switch (I->getOpcode()) {
9013   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
9014   case Instruction::Add:
9015   case Instruction::Sub:
9016   case Instruction::Or:
9017   case Instruction::Xor:
9018   case Instruction::Shl:
9019   case Instruction::LShr:
9020   case Instruction::AShr:
9021     return Constant::getNullValue(I->getType());
9022   case Instruction::And:
9023     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
9024   case Instruction::Mul:
9025     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
9026   }
9027 }
9028
9029 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
9030 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
9031 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
9032                                           Instruction *FI) {
9033   if (TI->getNumOperands() == 1) {
9034     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
9035     // merge.
9036     if (TI->isCast()) {
9037       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
9038         return 0;
9039     } else {
9040       return 0;  // unknown unary op.
9041     }
9042
9043     // Fold this by inserting a select from the input values.
9044     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
9045                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
9046     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9047     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
9048                             TI->getType());
9049   }
9050
9051   // Only handle binary operators here.
9052   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
9053     return 0;
9054
9055   // Figure out if the operations have any operands in common.
9056   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
9057   bool MatchIsOpZero;
9058   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
9059     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9060     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9061     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9062     MatchIsOpZero = true;
9063   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
9064     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9065     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9066     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9067     MatchIsOpZero = false;
9068   } else if (!TI->isCommutative()) {
9069     return 0;
9070   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
9071     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9072     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9073     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9074     MatchIsOpZero = true;
9075   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
9076     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9077     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9078     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9079     MatchIsOpZero = true;
9080   } else {
9081     return 0;
9082   }
9083
9084   // If we reach here, they do have operations in common.
9085   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
9086                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
9087   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9088
9089   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
9090     if (MatchIsOpZero)
9091       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
9092     else
9093       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
9094   }
9095   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
9096   return 0;
9097 }
9098
9099 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
9100   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
9101   if (!C1I)
9102     return false;
9103   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
9104   if (!C2I)
9105     return false;
9106   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
9107 }
9108
9109 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
9110 /// facilitate further optimization.
9111 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
9112                                             Value *FalseVal) {
9113   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9114   // transformation we are doing here.
9115   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
9116     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9117         !isa<Constant>(FalseVal)) {
9118       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9119         unsigned OpToFold = 0;
9120         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9121           OpToFold = 1;
9122         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9123           OpToFold = 2;
9124         }
9125
9126         if (OpToFold) {
9127           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI, Context);
9128           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
9129           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9130           // between 0 and 1.
9131           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9132             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
9133             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9134             NewSel->takeName(TVI);
9135             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9136               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9137             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9138           }
9139         }
9140       }
9141     }
9142   }
9143
9144   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
9145     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9146         !isa<Constant>(TrueVal)) {
9147       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9148         unsigned OpToFold = 0;
9149         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9150           OpToFold = 1;
9151         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9152           OpToFold = 2;
9153         }
9154
9155         if (OpToFold) {
9156           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI, Context);
9157           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
9158           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9159           // between 0 and 1.
9160           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9161             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
9162             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9163             NewSel->takeName(FVI);
9164             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9165               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9166             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9167           }
9168         }
9169       }
9170     }
9171   }
9172
9173   return 0;
9174 }
9175
9176 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
9177 /// ICmpInst as its first operand.
9178 ///
9179 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
9180                                                    ICmpInst *ICI) {
9181   bool Changed = false;
9182   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
9183   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
9184   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
9185   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9186   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9187
9188   // Check cases where the comparison is with a constant that
9189   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
9190   // place here, so make sure the select is the only user.
9191   if (ICI->hasOneUse())
9192     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
9193       switch (Pred) {
9194       default: break;
9195       case ICmpInst::ICMP_ULT:
9196       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
9197         // X < MIN ? T : F  -->  F
9198         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
9199           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9200         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
9201         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
9202         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9203             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9204           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9205           CmpRHS = AdjustedRHS;
9206           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9207           ICI->setPredicate(Pred);
9208           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9209           SI.setOperand(1, TrueVal);
9210           SI.setOperand(2, FalseVal);
9211           Changed = true;
9212         }
9213         break;
9214       }
9215       case ICmpInst::ICMP_UGT:
9216       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
9217         // X > MAX ? T : F  -->  F
9218         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
9219           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9220         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
9221         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
9222         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9223             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9224           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9225           CmpRHS = AdjustedRHS;
9226           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9227           ICI->setPredicate(Pred);
9228           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9229           SI.setOperand(1, TrueVal);
9230           SI.setOperand(2, FalseVal);
9231           Changed = true;
9232         }
9233         break;
9234       }
9235       }
9236
9237       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
9238       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
9239       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
9240       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
9241           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
9242         Pred = ICI->getPredicate();
9243       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
9244                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
9245         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
9246       
9247       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
9248         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
9249         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
9250         // cast to integer to avoid the comparison.
9251         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
9252     
9253         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
9254         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
9255         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
9256             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
9257           Value *In = ICI->getOperand(0);
9258           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
9259                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
9260           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
9261                                                         In->getName()+".lobit"),
9262                                    *ICI);
9263           if (In->getType() != SI.getType())
9264             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
9265                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
9266     
9267           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
9268             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
9269                                        In->getName()+".not"), *ICI);
9270     
9271           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
9272         }
9273       }
9274     }
9275
9276   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
9277     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9278     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9279       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9280     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9281     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9282       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9283     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9284
9285   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
9286     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9287     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9288       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9289     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9290     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9291       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9292     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9293   }
9294
9295   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
9296
9297   return Changed ? &SI : 0;
9298 }
9299
9300
9301 /// CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock - SI is a select whose condition is a
9302 /// PHI node (but the two may be in different blocks).  See if the true/false
9303 /// values (V) are live in all of the predecessor blocks of the PHI.  For
9304 /// example, cases like this cannot be mapped:
9305 ///
9306 ///   X = phi [ C1, BB1], [C2, BB2]
9307 ///   Y = add
9308 ///   Z = select X, Y, 0
9309 ///
9310 /// because Y is not live in BB1/BB2.
9311 ///
9312 static bool CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(const Value *V,
9313                                                    const SelectInst &SI) {
9314   // If the value is a non-instruction value like a constant or argument, it
9315   // can always be mapped.
9316   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9317   if (I == 0) return true;
9318   
9319   // If V is a PHI node defined in the same block as the condition PHI, we can
9320   // map the arguments.
9321   const PHINode *CondPHI = cast<PHINode>(SI.getCondition());
9322   
9323   if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(I))
9324     if (VP->getParent() == CondPHI->getParent())
9325       return true;
9326   
9327   // Otherwise, if the PHI and select are defined in the same block and if V is
9328   // defined in a different block, then we can transform it.
9329   if (SI.getParent() == CondPHI->getParent() &&
9330       I->getParent() != CondPHI->getParent())
9331     return true;
9332   
9333   // Otherwise we have a 'hard' case and we can't tell without doing more
9334   // detailed dominator based analysis, punt.
9335   return false;
9336 }
9337
9338 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
9339   Value *CondVal = SI.getCondition();
9340   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9341   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9342
9343   // select true, X, Y  -> X
9344   // select false, X, Y -> Y
9345   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
9346     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
9347
9348   // select C, X, X -> X
9349   if (TrueVal == FalseVal)
9350     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9351
9352   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
9353     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9354   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
9355     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9356   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
9357     if (isa<Constant>(TrueVal))
9358       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9359     else
9360       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9361   }
9362
9363   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(*Context)) {
9364     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
9365       if (C->getZExtValue()) {
9366         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
9367         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9368       } else {
9369         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
9370         Value *NotCond =
9371           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9372                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9373         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
9374       }
9375     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9376       if (C->getZExtValue() == false) {
9377         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
9378         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9379       } else {
9380         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
9381         Value *NotCond =
9382           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9383                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9384         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
9385       }
9386     }
9387     
9388     // select a, b, a  -> a&b
9389     // select a, a, b  -> a|b
9390     if (CondVal == TrueVal)
9391       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9392     else if (CondVal == FalseVal)
9393       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9394   }
9395
9396   // Selecting between two integer constants?
9397   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
9398     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9399       // select C, 1, 0 -> zext C to int
9400       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
9401         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
9402       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
9403         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
9404         Value *NotCond =
9405           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9406                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
9407         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
9408       }
9409
9410       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
9411         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9412         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9413         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9414         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9415         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9416           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9417               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9418             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9419               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9420                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9421                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9422                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9423                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9424                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9425                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9426                 // true or false val is the zero.
9427                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9428                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9429                 Value *V = ICA;
9430                 if (ShouldNotVal)
9431                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9432                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9433                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9434               }
9435       }
9436     }
9437
9438   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9439   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9440     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9441       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9442       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9443         // This is not safe in general for floating point:  
9444         // consider X== -0, Y== +0.
9445         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9446         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9447         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9448               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9449             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9450              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9451         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9452       }
9453       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9454       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9455         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9456       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9457
9458     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9459       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9460       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9461         // This is not safe in general for floating point:  
9462         // consider X== -0, Y== +0.
9463         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9464         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9465         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9466               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9467             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9468              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9469           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9470       }
9471       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9472       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9473         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9474       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9475     }
9476     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9477   }
9478
9479   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9480   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9481     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9482       return Result;
9483
9484   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9485     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9486       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9487         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9488
9489         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9490         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9491           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9492             return IV;
9493
9494         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9495         // even legal for FP.
9496         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9497              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9498             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9499              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9500           AddOp = FI; SubOp = TI;
9501         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9502                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9503                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9504                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9505           AddOp = TI; SubOp = FI;
9506         }
9507
9508         if (AddOp) {
9509           Value *OtherAddOp = 0;
9510           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9511             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9512           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9513             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9514           }
9515
9516           if (OtherAddOp) {
9517             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9518             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9519             Value *NegVal;  // Compute -Z
9520             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9521               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9522             } else {
9523               NegVal = InsertNewInstBefore(
9524                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
9525                                               "tmp"), SI);
9526             }
9527
9528             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9529             Value *NewFalseOp = NegVal;
9530             if (AddOp != TI)
9531               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9532             Instruction *NewSel =
9533               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9534                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9535
9536             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9537             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9538           }
9539         }
9540       }
9541
9542   // See if we can fold the select into one of our operands.
9543   if (SI.getType()->isInteger()) {
9544     Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal);
9545     if (FoldI)
9546       return FoldI;
9547   }
9548
9549   // See if we can fold the select into a phi node if the condition is a select.
9550   if (isa<PHINode>(SI.getCondition())) 
9551     // The true/false values have to be live in the PHI predecessor's blocks.
9552     if (CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(TrueVal, SI) &&
9553         CanSelectOperandBeMappingIntoPredBlock(FalseVal, SI))
9554       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
9555         return NV;
9556
9557   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9558     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9559     SI.setOperand(1, FalseVal);
9560     SI.setOperand(2, TrueVal);
9561     return &SI;
9562   }
9563
9564   return 0;
9565 }
9566
9567 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9568 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9569 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9570 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9571 /// their preferred alignment from the beginning.
9572 ///
9573 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9574                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9575
9576   User *U = dyn_cast<User>(V);
9577   if (!U) return Align;
9578
9579   switch (Operator::getOpcode(U)) {
9580   default: break;
9581   case Instruction::BitCast:
9582     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9583   case Instruction::GetElementPtr: {
9584     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9585     bool AllZeroOperands = true;
9586     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9587       if (!isa<Constant>(*i) ||
9588           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9589         AllZeroOperands = false;
9590         break;
9591       }
9592
9593     if (AllZeroOperands) {
9594       // Treat this like a bitcast.
9595       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9596     }
9597     break;
9598   }
9599   }
9600
9601   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9602     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9603     // of the global.
9604     if (!GV->isDeclaration()) {
9605       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
9606         Align = GV->getAlignment();
9607       else {
9608         GV->setAlignment(PrefAlign);
9609         Align = PrefAlign;
9610       }
9611     }
9612   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
9613     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
9614     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
9615       Align = AI->getAlignment();
9616     else {
9617       AI->setAlignment(PrefAlign);
9618       Align = PrefAlign;
9619     }
9620   }
9621
9622   return Align;
9623 }
9624
9625 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9626 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9627 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9628 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9629 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9630                                                   unsigned PrefAlign) {
9631   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9632                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9633   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9634   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9635   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9636   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9637   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9638
9639   if (PrefAlign > Align)
9640     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9641   
9642     // We don't need to make any adjustment.
9643   return Align;
9644 }
9645
9646 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9647   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9648   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9649   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9650   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
9651
9652   if (CopyAlign < MinAlign) {
9653     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), 
9654                                              MinAlign, false));
9655     return MI;
9656   }
9657   
9658   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9659   // load/store.
9660   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9661   if (MemOpLength == 0) return 0;
9662   
9663   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9664   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9665   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9666   // case.
9667   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9668   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9669   
9670   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9671     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9672   
9673   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9674   Type *NewPtrTy =
9675                 PointerType::getUnqual(IntegerType::get(*Context, Size<<3));
9676   
9677   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9678   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9679   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9680   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9681   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9682   // integer datatype.
9683   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9684     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9685     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9686       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9687       // down through these levels if so.
9688       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9689         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9690           if (STy->getNumElements() == 1)
9691             SrcETy = STy->getElementType(0);
9692           else
9693             break;
9694         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9695           if (ATy->getNumElements() == 1)
9696             SrcETy = ATy->getElementType();
9697           else
9698             break;
9699         } else
9700           break;
9701       }
9702       
9703       if (SrcETy->isSingleValueType())
9704         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9705     }
9706   }
9707   
9708   
9709   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9710   // infer, use it.
9711   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9712   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9713   
9714   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
9715   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
9716   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9717   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9718   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9719
9720   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9721   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9722   return MI;
9723 }
9724
9725 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9726   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9727   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
9728     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
9729                                              Alignment, false));
9730     return MI;
9731   }
9732   
9733   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9734   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9735   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9736   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(*Context))
9737     return 0;
9738   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9739   Alignment = MI->getAlignment();
9740   
9741   // If the length is zero, this is a no-op
9742   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9743   
9744   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9745   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9746     const Type *ITy = IntegerType::get(*Context, Len*8);  // n=1 -> i8.
9747     
9748     Value *Dest = MI->getDest();
9749     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
9750
9751     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9752     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9753     
9754     // Extract the fill value and store.
9755     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9756     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
9757                                       Dest, false, Alignment), *MI);
9758     
9759     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9760     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9761     return MI;
9762   }
9763
9764   return 0;
9765 }
9766
9767
9768 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9769 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9770 /// the heavy lifting.
9771 ///
9772 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9773   if (isFreeCall(&CI))
9774     return visitFree(CI);
9775
9776   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
9777   // callee isn't.
9778   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
9779       !CI.doesNotThrow()) {
9780     CI.setDoesNotThrow();
9781     return &CI;
9782   }
9783   
9784   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9785   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9786   
9787   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9788   // visitCallSite.
9789   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9790     bool Changed = false;
9791
9792     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9793     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9794       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9795
9796       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9797         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9798           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9799           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9800           // alignment is sufficient.
9801         }
9802     }
9803
9804     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9805     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9806     // into a call to memcpy.
9807     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9808       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9809         if (GVSrc->isConstant()) {
9810           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9811           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9812           const Type *Tys[1];
9813           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9814           CI.setOperand(0, 
9815                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9816           Changed = true;
9817         }
9818
9819       // memmove(x,x,size) -> noop.
9820       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9821         return EraseInstFromFunction(CI);
9822     }
9823
9824     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9825     // set, update the alignment.
9826     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
9827       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9828         return I;
9829     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9830       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9831         return I;
9832     }
9833           
9834     if (Changed) return II;
9835   }
9836   
9837   switch (II->getIntrinsicID()) {
9838   default: break;
9839   case Intrinsic::bswap:
9840     // bswap(bswap(x)) -> x
9841     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9842       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9843         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9844     break;
9845   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9846   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9847   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9848   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9849   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9850     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9851     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9852     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9853       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
9854                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
9855       return new LoadInst(Ptr);
9856     }
9857     break;
9858   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9859   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9860     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9861     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9862       const Type *OpPtrTy = 
9863         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9864       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
9865       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9866     }
9867     break;
9868   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9869   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9870   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9871     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9872     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9873       const Type *OpPtrTy = 
9874         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9875       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
9876       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9877     }
9878     break;
9879     
9880   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9881     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9882     // we can simplify the input based on that, do so now.
9883     unsigned VWidth =
9884       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9885     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9886     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9887     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9888                                               UndefElts)) {
9889       II->setOperand(1, V);
9890       return II;
9891     }
9892     break;
9893   }
9894     
9895   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9896     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9897     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9898       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9899       
9900       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9901       bool AllEltsOk = true;
9902       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9903         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9904             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9905           AllEltsOk = false;
9906           break;
9907         }
9908       }
9909       
9910       if (AllEltsOk) {
9911         // Cast the input vectors to byte vectors.
9912         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
9913         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
9914         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9915         
9916         // Only extract each element once.
9917         Value *ExtractedElts[32];
9918         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9919         
9920         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9921           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9922             continue;
9923           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9924           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9925           
9926           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9927             ExtractedElts[Idx] = 
9928               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1, 
9929                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Idx&15, false),
9930                                             "tmp");
9931           }
9932         
9933           // Insert this value into the result vector.
9934           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
9935                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i, false),
9936                                                 "tmp");
9937         }
9938         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9939       }
9940     }
9941     break;
9942
9943   case Intrinsic::stackrestore: {
9944     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9945     // happen when variable allocas are DCE'd.
9946     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9947       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9948         BasicBlock::iterator BI = SS;
9949         if (&*++BI == II)
9950           return EraseInstFromFunction(CI);
9951       }
9952     }
9953     
9954     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9955     // same block without an intervening call/alloca.
9956     BasicBlock::iterator BI = II;
9957     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9958     bool CannotRemove = false;
9959     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9960       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
9961         CannotRemove = true;
9962         break;
9963       }
9964       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9965         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9966           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9967           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9968             return EraseInstFromFunction(CI);
9969           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9970         } else {
9971           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9972           // restore.
9973           CannotRemove = true;
9974           break;
9975         }
9976       }
9977     }
9978     
9979     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9980     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9981     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9982       return EraseInstFromFunction(CI);
9983     break;
9984   }
9985   }
9986
9987   return visitCallSite(II);
9988 }
9989
9990 // InvokeInst simplification
9991 //
9992 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9993   return visitCallSite(&II);
9994 }
9995
9996 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9997 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9998 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9999                                          const CastInst * const CI,
10000                                          const TargetData * const TD,
10001                                          const int ix) {
10002   if (!CI->isLosslessCast())
10003     return false;
10004
10005   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
10006   // can't change to a type with a different size.  If the size were
10007   // passed explicitly we could avoid this check.
10008   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
10009     return true;
10010
10011   const Type* SrcTy = 
10012             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10013   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10014   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
10015     return false;
10016   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
10017     return false;
10018   return true;
10019 }
10020
10021 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
10022 //
10023 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
10024   bool Changed = false;
10025
10026   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
10027   // to the arguments of the call/invoke.
10028   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
10029
10030   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10031
10032   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
10033     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
10034       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
10035       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
10036       // be unreachable, as the call is undefined.
10037       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10038                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), 
10039                                   OldCall);
10040       // If OldCall dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10041       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10042       if (!OldCall->getType()->isVoidTy())
10043         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
10044       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
10045         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
10046       return 0;
10047     }
10048
10049   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
10050     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
10051     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
10052     // that we can't modify the CFG here.
10053     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
10054                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)),
10055                   CS.getInstruction());
10056
10057     // If CS dues not return void then replaceAllUsesWith undef.
10058     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
10059     if (!CS.getInstruction()->getType()->isVoidTy())
10060       CS.getInstruction()->
10061         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
10062
10063     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
10064       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
10065       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10066                          ConstantInt::getTrue(*Context), II);
10067     }
10068     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
10069   }
10070
10071   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
10072     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
10073       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
10074         return transformCallThroughTrampoline(CS);
10075
10076   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10077   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10078   if (FTy->isVarArg()) {
10079     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
10080     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
10081     // the call.
10082     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
10083            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
10084       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
10085       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
10086         *I = CI->getOperand(0);
10087         Changed = true;
10088       }
10089     }
10090   }
10091
10092   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
10093     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
10094     CS.setDoesNotThrow();
10095     Changed = true;
10096   }
10097
10098   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
10099 }
10100
10101 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
10102 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
10103 //
10104 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
10105   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
10106   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
10107   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
10108       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
10109     return false;
10110   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
10111   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10112   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
10113
10114   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
10115   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
10116   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
10117   //
10118   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
10119   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
10120   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
10121
10122   if (isa<StructType>(NewRetTy))
10123     return false; // TODO: Handle multiple return values.
10124
10125   // Check to see if we are changing the return type...
10126   if (OldRetTy != NewRetTy) {
10127     if (Callee->isDeclaration() &&
10128         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
10129         // a pointer to an integer of the same size.
10130         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
10131            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10132           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
10133            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
10134       return false;   // Cannot transform this return value.
10135
10136     if (!Caller->use_empty() &&
10137         // void -> non-void is handled specially
10138         !NewRetTy->isVoidTy() && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
10139       return false;   // Cannot transform this return value.
10140
10141     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
10142       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10143       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
10144         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10145     }
10146
10147     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
10148     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
10149     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
10150     // the critical edge).  Bail out in this case.
10151     if (!Caller->use_empty())
10152       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
10153         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
10154              UI != E; ++UI)
10155           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
10156             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
10157                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
10158               return false;
10159   }
10160
10161   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
10162   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
10163
10164   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
10165   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
10166     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10167     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
10168
10169     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
10170       return false;   // Cannot transform this parameter value.
10171
10172     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
10173         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
10174       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10175
10176     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
10177     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
10178     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
10179       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
10180       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10181               (isa<PointerType>(ActTy) ||
10182               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
10183     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
10184   }
10185
10186   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
10187       Callee->isDeclaration())
10188     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
10189
10190   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
10191       !CallerPAL.isEmpty())
10192     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
10193     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
10194     // that are compatible with being a vararg call argument.
10195     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
10196       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
10197         break;
10198       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
10199       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
10200         return false;
10201     }
10202
10203   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
10204   // inserting cast instructions as necessary...
10205   std::vector<Value*> Args;
10206   Args.reserve(NumActualArgs);
10207   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
10208   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
10209
10210   // Get any return attributes.
10211   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10212
10213   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
10214   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
10215   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
10216
10217   // Add the new return attributes.
10218   if (RAttrs)
10219     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
10220
10221   AI = CS.arg_begin();
10222   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
10223     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10224     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
10225       Args.push_back(*AI);
10226     } else {
10227       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
10228           false, ParamTy, false);
10229       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
10230     }
10231
10232     // Add any parameter attributes.
10233     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10234       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10235   }
10236
10237   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
10238   // now.
10239   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
10240     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
10241
10242   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
10243   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
10244     if (!FT->isVarArg()) {
10245       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
10246              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
10247     } else {
10248       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
10249       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
10250         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
10251         if (PTy != (*AI)->getType()) {
10252           // Must promote to pass through va_arg area!
10253           Instruction::CastOps opcode =
10254             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
10255           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
10256         } else {
10257           Args.push_back(*AI);
10258         }
10259
10260         // Add any parameter attributes.
10261         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10262           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10263       }
10264     }
10265   }
10266
10267   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
10268     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
10269
10270   if (NewRetTy->isVoidTy())
10271     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
10272
10273   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
10274                                                      attrVec.end());
10275
10276   Instruction *NC;
10277   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10278     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10279                             Args.begin(), Args.end(),
10280                             Caller->getName(), Caller);
10281     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10282     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10283   } else {
10284     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
10285                           Caller->getName(), Caller);
10286     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
10287     if (CI->isTailCall())
10288       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
10289     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
10290     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10291   }
10292
10293   // Insert a cast of the return type as necessary.
10294   Value *NV = NC;
10295   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
10296     if (!NV->getType()->isVoidTy()) {
10297       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
10298                                                             OldRetTy, false);
10299       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
10300
10301       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
10302       // non-phi, instruction in the normal successor block.
10303       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10304         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
10305         InsertNewInstBefore(NC, *I);
10306       } else {
10307         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
10308         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
10309       }
10310       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
10311     } else {
10312       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
10313     }
10314   }
10315
10316
10317   if (!Caller->use_empty())
10318     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
10319   
10320   EraseInstFromFunction(*Caller);
10321   return true;
10322 }
10323
10324 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
10325 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
10326 //
10327 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
10328   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10329   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10330   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10331   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
10332
10333   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
10334   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
10335   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
10336     return 0;
10337
10338   IntrinsicInst *Tramp =
10339     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
10340
10341   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
10342   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
10343   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
10344
10345   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
10346   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
10347     unsigned NestIdx = 1;
10348     const Type *NestTy = 0;
10349     Attributes NestAttr = Attribute::None;
10350
10351     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
10352     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
10353          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
10354       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
10355         // Record the parameter type and any other attributes.
10356         NestTy = *I;
10357         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
10358         break;
10359       }
10360
10361     if (NestTy) {
10362       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10363       std::vector<Value*> NewArgs;
10364       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
10365
10366       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
10367       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
10368
10369       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
10370       // mean appending it.  Likewise for attributes.
10371
10372       // Add any result attributes.
10373       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
10374         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
10375
10376       {
10377         unsigned Idx = 1;
10378         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
10379         do {
10380           if (Idx == NestIdx) {
10381             // Add the chain argument and attributes.
10382             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
10383             if (NestVal->getType() != NestTy)
10384               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
10385             NewArgs.push_back(NestVal);
10386             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
10387           }
10388
10389           if (I == E)
10390             break;
10391
10392           // Add the original argument and attributes.
10393           NewArgs.push_back(*I);
10394           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10395             NewAttrs.push_back
10396               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10397
10398           ++Idx, ++I;
10399         } while (1);
10400       }
10401
10402       // Add any function attributes.
10403       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10404         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10405
10406       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10407       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10408       // with the chain parameter inserted.
10409
10410       std::vector<const Type*> NewTypes;
10411       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10412
10413       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10414       // mean appending it.
10415       {
10416         unsigned Idx = 1;
10417         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10418           E = FTy->param_end();
10419
10420         do {
10421           if (Idx == NestIdx)
10422             // Add the chain's type.
10423             NewTypes.push_back(NestTy);
10424
10425           if (I == E)
10426             break;
10427
10428           // Add the original type.
10429           NewTypes.push_back(*I);
10430
10431           ++Idx, ++I;
10432         } while (1);
10433       }
10434
10435       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10436       // code sort out any function type mismatches.
10437       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, 
10438                                                 FTy->isVarArg());
10439       Constant *NewCallee =
10440         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10441         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, 
10442                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
10443       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
10444                                                    NewAttrs.end());
10445
10446       Instruction *NewCaller;
10447       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10448         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10449                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10450                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10451                                        Caller->getName(), Caller);
10452         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10453         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10454       } else {
10455         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10456                                      Caller->getName(), Caller);
10457         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10458           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10459         cast<CallInst>(NewCaller)->
10460           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10461         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10462       }
10463       if (!Caller->getType()->isVoidTy())
10464         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10465       Caller->eraseFromParent();
10466       Worklist.Remove(Caller);
10467       return 0;
10468     }
10469   }
10470
10471   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10472   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10473   // code sort out any function type mismatches.
10474   Constant *NewCallee =
10475     NestF->getType() == PTy ? NestF : 
10476                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10477   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10478   return CS.getInstruction();
10479 }
10480
10481 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
10482 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
10483 /// and a single binop.
10484 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10485   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10486   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10487   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10488   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10489   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10490     
10491   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10492   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10493   
10494   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10495   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10496     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10497     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10498         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10499         // types or GEP's with different index types.
10500         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10501         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10502       return 0;
10503
10504     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10505     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10506       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10507           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10508         return 0;
10509     
10510     // Keep track of which operand needs a phi node.
10511     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10512     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10513   }
10514
10515   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
10516   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
10517   // which leads to higher register pressure. This is especially
10518   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
10519   if (!LHSVal && !RHSVal)
10520     return 0;
10521   
10522   // Otherwise, this is safe to transform!
10523   
10524   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10525   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10526   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10527   if (LHSVal == 0) {
10528     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10529                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10530     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10531     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10532     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10533     LHSVal = NewLHS;
10534   }
10535   
10536   if (RHSVal == 0) {
10537     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10538                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10539     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10540     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10541     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10542     RHSVal = NewRHS;
10543   }
10544   
10545   // Add all operands to the new PHIs.
10546   if (NewLHS || NewRHS) {
10547     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10548       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10549       if (NewLHS) {
10550         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10551         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10552       }
10553       if (NewRHS) {
10554         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10555         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10556       }
10557     }
10558   }
10559     
10560   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10561     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10562   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10563   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10564                          LHSVal, RHSVal);
10565 }
10566
10567 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10568   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10569   
10570   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10571                                         FirstInst->op_end());
10572   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
10573   // constants.
10574   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
10575
10576   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
10577   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
10578   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
10579   bool NeededPhi = false;
10580   
10581   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10582   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10583     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10584     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10585       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10586       return 0;
10587
10588     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
10589     if (AllBasePointersAreAllocas &&
10590         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
10591          !GEP->hasAllConstantIndices()))
10592       AllBasePointersAreAllocas = false;
10593     
10594     // Compare the operand lists.
10595     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10596       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10597         continue;
10598       
10599       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10600       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10601       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10602       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10603       // for struct indices, which must always be constant.
10604       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10605           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10606         return 0;
10607       
10608       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10609         return 0;
10610
10611       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
10612       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
10613       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
10614       // block.
10615       if (NeededPhi)
10616         return 0;
10617
10618       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10619       NeededPhi = true;
10620     }
10621   }
10622   
10623   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
10624   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
10625   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
10626   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
10627   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
10628   // which can usually all be folded into the load.
10629   if (AllBasePointersAreAllocas)
10630     return 0;
10631   
10632   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10633   // that is variable.
10634   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10635   
10636   bool HasAnyPHIs = false;
10637   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10638     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10639     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10640     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10641                                      FirstOp->getName()+".pn");
10642     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10643     
10644     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10645     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10646     OperandPhis[i] = NewPN;
10647     FixedOperands[i] = NewPN;
10648     HasAnyPHIs = true;
10649   }
10650
10651   
10652   // Add all operands to the new PHIs.
10653   if (HasAnyPHIs) {
10654     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10655       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10656       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10657       
10658       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10659         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10660           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10661     }
10662   }
10663   
10664   Value *Base = FixedOperands[0];
10665   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
10666     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
10667                                       FixedOperands.end()) :
10668     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10669                               FixedOperands.end());
10670 }
10671
10672
10673 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
10674 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
10675 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
10676 /// the end of the block it is in.
10677 ///
10678 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10679 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10680 /// to a register.
10681 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
10682   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10683   
10684   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10685     if (BBI->mayWriteToMemory())
10686       return false;
10687   
10688   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10689   // profitable to do this xform.
10690   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10691     bool isAddressTaken = false;
10692     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10693          UI != E; ++UI) {
10694       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10695       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10696         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10697         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10698       }
10699       isAddressTaken = true;
10700       break;
10701     }
10702     
10703     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
10704       return false;
10705   }
10706   
10707   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
10708   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
10709   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
10710   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
10711   // do a shared load from register in the successor.
10712   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
10713     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
10714       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
10715         return false;
10716   
10717   return true;
10718 }
10719
10720 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgLoadIntoPHI(PHINode &PN) {
10721   LoadInst *FirstLI = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(0));
10722   
10723   // When processing loads, we need to propagate two bits of information to the
10724   // sunk load: whether it is volatile, and what its alignment is.  We currently
10725   // don't sink loads when some have their alignment specified and some don't.
10726   // visitLoadInst will propagate an alignment onto the load when TD is around,
10727   // and if TD isn't around, we can't handle the mixed case.
10728   bool isVolatile = FirstLI->isVolatile();
10729   unsigned LoadAlignment = FirstLI->getAlignment();
10730   
10731   // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10732   // load and the PHI.
10733   if (FirstLI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10734       !isSafeAndProfitableToSinkLoad(FirstLI))
10735     return 0;
10736   
10737   // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10738   // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10739   // the path through the other successor.
10740   if (isVolatile && 
10741       FirstLI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10742     return 0;
10743   
10744   // Check to see if all arguments are the same operation.
10745   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10746     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i));
10747     if (!LI || !LI->hasOneUse())
10748       return 0;
10749     
10750     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10751     // the load and the PHI.
10752     if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10753         LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10754         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10755       return 0;
10756       
10757     // If some of the loads have an alignment specified but not all of them,
10758     // we can't do the transformation.
10759     if ((LoadAlignment != 0) != (LI->getAlignment() != 0))
10760       return 0;
10761     
10762     LoadAlignment = std::min(LoadAlignment, LI->getAlignment());
10763     
10764     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10765     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10766     // the path through the other successor.
10767     if (isVolatile &&
10768         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10769       return 0;
10770   }
10771   
10772   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10773   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10774   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstLI->getOperand(0)->getType(),
10775                                    PN.getName()+".in");
10776   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10777   
10778   Value *InVal = FirstLI->getOperand(0);
10779   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10780   
10781   // Add all operands to the new PHI.
10782   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10783     Value *NewInVal = cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10784     if (NewInVal != InVal)
10785       InVal = 0;
10786     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10787   }
10788   
10789   Value *PhiVal;
10790   if (InVal) {
10791     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10792     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10793     PhiVal = InVal;
10794     delete NewPN;
10795   } else {
10796     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10797     PhiVal = NewPN;
10798   }
10799   
10800   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10801   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10802   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10803   if (isVolatile)
10804     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10805       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10806   
10807   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile, LoadAlignment);
10808 }
10809
10810
10811
10812 /// FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10813 /// operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10814 /// inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10815 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10816   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10817
10818   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst))
10819     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10820   if (isa<LoadInst>(FirstInst))
10821     return FoldPHIArgLoadIntoPHI(PN);
10822   
10823   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10824   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10825   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10826   // code size and simplifying code.
10827   Constant *ConstantOp = 0;
10828   const Type *CastSrcTy = 0;
10829   
10830   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10831     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10832
10833     // Be careful about transforming integer PHIs.  We don't want to pessimize
10834     // the code by turning an i32 into an i1293.
10835     if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && isa<IntegerType>(CastSrcTy)) {
10836       if (!ShouldChangeType(PN.getType(), CastSrcTy, TD))
10837         return 0;
10838     }
10839   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10840     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10841     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10842     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10843     if (ConstantOp == 0)
10844       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10845   } else {
10846     return 0;  // Cannot fold this operation.
10847   }
10848
10849   // Check to see if all arguments are the same operation.
10850   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10851     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10852     if (I == 0 || !I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10853       return 0;
10854     if (CastSrcTy) {
10855       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10856         return 0;  // Cast operation must match.
10857     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10858       return 0;
10859     }
10860   }
10861
10862   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10863   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10864   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10865                                    PN.getName()+".in");
10866   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10867
10868   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10869   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10870
10871   // Add all operands to the new PHI.
10872   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10873     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10874     if (NewInVal != InVal)
10875       InVal = 0;
10876     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10877   }
10878
10879   Value *PhiVal;
10880   if (InVal) {
10881     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10882     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10883     PhiVal = InVal;
10884     delete NewPN;
10885   } else {
10886     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10887     PhiVal = NewPN;
10888   }
10889
10890   // Insert and return the new operation.
10891   if (CastInst *FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10892     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10893   
10894   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10895     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10896   
10897   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10898   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10899                          PhiVal, ConstantOp);
10900 }
10901
10902 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10903 /// that is dead.
10904 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10905                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10906   if (PN->use_empty()) return true;
10907   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10908
10909   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10910   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10911     return true;
10912   
10913   // Don't scan crazily complex things.
10914   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10915     return false;
10916
10917   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10918     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10919
10920   return false;
10921 }
10922
10923 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10924 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10925 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10926 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10927                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10928   // See if we already saw this PHI node.
10929   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10930     return true;
10931   
10932   // Don't scan crazily complex things.
10933   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10934     return false;
10935  
10936   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10937   // the value.
10938   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10939     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10940     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10941       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10942         return false;
10943     } else if (Op != NonPhiInVal)
10944       return false;
10945   }
10946   
10947   return true;
10948 }
10949
10950
10951 namespace {
10952 struct PHIUsageRecord {
10953   unsigned PHIId;     // The ID # of the PHI (something determinstic to sort on)
10954   unsigned Shift;     // The amount shifted.
10955   Instruction *Inst;  // The trunc instruction.
10956   
10957   PHIUsageRecord(unsigned pn, unsigned Sh, Instruction *User)
10958     : PHIId(pn), Shift(Sh), Inst(User) {}
10959   
10960   bool operator<(const PHIUsageRecord &RHS) const {
10961     if (PHIId < RHS.PHIId) return true;
10962     if (PHIId > RHS.PHIId) return false;
10963     if (Shift < RHS.Shift) return true;
10964     if (Shift > RHS.Shift) return false;
10965     return Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
10966            RHS.Inst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10967   }
10968 };
10969   
10970 struct LoweredPHIRecord {
10971   PHINode *PN;        // The PHI that was lowered.
10972   unsigned Shift;     // The amount shifted.
10973   unsigned Width;     // The width extracted.
10974   
10975   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh, const Type *Ty)
10976     : PN(pn), Shift(Sh), Width(Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {}
10977   
10978   // Ctor form used by DenseMap.
10979   LoweredPHIRecord(PHINode *pn, unsigned Sh)
10980     : PN(pn), Shift(Sh), Width(0) {}
10981 };
10982 }
10983
10984 namespace llvm {
10985   template<>
10986   struct DenseMapInfo<LoweredPHIRecord> {
10987     static inline LoweredPHIRecord getEmptyKey() {
10988       return LoweredPHIRecord(0, 0);
10989     }
10990     static inline LoweredPHIRecord getTombstoneKey() {
10991       return LoweredPHIRecord(0, 1);
10992     }
10993     static unsigned getHashValue(const LoweredPHIRecord &Val) {
10994       return DenseMapInfo<PHINode*>::getHashValue(Val.PN) ^ (Val.Shift>>3) ^
10995              (Val.Width>>3);
10996     }
10997     static bool isEqual(const LoweredPHIRecord &LHS,
10998                         const LoweredPHIRecord &RHS) {
10999       return LHS.PN == RHS.PN && LHS.Shift == RHS.Shift &&
11000              LHS.Width == RHS.Width;
11001     }
11002     static bool isPod() { return true; }
11003   };
11004 }
11005
11006
11007 /// SliceUpIllegalIntegerPHI - This is an integer PHI and we know that it has an
11008 /// illegal type: see if it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If
11009 /// so, we split the PHI into the various pieces being extracted.  This sort of
11010 /// thing is introduced when SROA promotes an aggregate to large integer values.
11011 ///
11012 /// TODO: The user of the trunc may be an bitcast to float/double/vector or an
11013 /// inttoptr.  We should produce new PHIs in the right type.
11014 ///
11015 Instruction *InstCombiner::SliceUpIllegalIntegerPHI(PHINode &FirstPhi) {
11016   // PHIUsers - Keep track of all of the truncated values extracted from a set
11017   // of PHIs, along with their offset.  These are the things we want to rewrite.
11018   SmallVector<PHIUsageRecord, 16> PHIUsers;
11019   
11020   // PHIs are often mutually cyclic, so we keep track of a whole set of PHI
11021   // nodes which are extracted from. PHIsToSlice is a set we use to avoid
11022   // revisiting PHIs, PHIsInspected is a ordered list of PHIs that we need to
11023   // check the uses of (to ensure they are all extracts).
11024   SmallVector<PHINode*, 8> PHIsToSlice;
11025   SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIsInspected;
11026   
11027   PHIsToSlice.push_back(&FirstPhi);
11028   PHIsInspected.insert(&FirstPhi);
11029   
11030   for (unsigned PHIId = 0; PHIId != PHIsToSlice.size(); ++PHIId) {
11031     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
11032     
11033     for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end();
11034          UI != E; ++UI) {
11035       Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
11036       
11037       // If the user is a PHI, inspect its uses recursively.
11038       if (PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
11039         if (PHIsInspected.insert(UserPN))
11040           PHIsToSlice.push_back(UserPN);
11041         continue;
11042       }
11043       
11044       // Truncates are always ok.
11045       if (isa<TruncInst>(User)) {
11046         PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, 0, User));
11047         continue;
11048       }
11049       
11050       // Otherwise it must be a lshr which can only be used by one trunc.
11051       if (User->getOpcode() != Instruction::LShr ||
11052           !User->hasOneUse() || !isa<TruncInst>(User->use_back()) ||
11053           !isa<ConstantInt>(User->getOperand(1)))
11054         return 0;
11055       
11056       unsigned Shift = cast<ConstantInt>(User->getOperand(1))->getZExtValue();
11057       PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(PHIId, Shift, User->use_back()));
11058     }
11059   }
11060   
11061   // If we have no users, they must be all self uses, just nuke the PHI.
11062   if (PHIUsers.empty())
11063     return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, UndefValue::get(FirstPhi.getType()));
11064   
11065   // If this phi node is transformable, create new PHIs for all the pieces
11066   // extracted out of it.  First, sort the users by their offset and size.
11067   array_pod_sort(PHIUsers.begin(), PHIUsers.end());
11068   
11069   DEBUG(errs() << "SLICING UP PHI: " << FirstPhi << '\n';
11070             for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
11071               errs() << "AND USER PHI #" << i << ": " << *PHIsToSlice[i] <<'\n';
11072         );
11073   
11074   // PredValues - This is a temporary used when rewriting PHI nodes.  It is
11075   // hoisted out here to avoid construction/destruction thrashing.
11076   DenseMap<BasicBlock*, Value*> PredValues;
11077   
11078   // ExtractedVals - Each new PHI we introduce is saved here so we don't
11079   // introduce redundant PHIs.
11080   DenseMap<LoweredPHIRecord, PHINode*> ExtractedVals;
11081   
11082   for (unsigned UserI = 0, UserE = PHIUsers.size(); UserI != UserE; ++UserI) {
11083     unsigned PHIId = PHIUsers[UserI].PHIId;
11084     PHINode *PN = PHIsToSlice[PHIId];
11085     unsigned Offset = PHIUsers[UserI].Shift;
11086     const Type *Ty = PHIUsers[UserI].Inst->getType();
11087     
11088     PHINode *EltPHI;
11089     
11090     // If we've already lowered a user like this, reuse the previously lowered
11091     // value.
11092     if ((EltPHI = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)]) == 0) {
11093       
11094       // Otherwise, Create the new PHI node for this user.
11095       EltPHI = PHINode::Create(Ty, PN->getName()+".off"+Twine(Offset), PN);
11096       assert(EltPHI->getType() != PN->getType() &&
11097              "Truncate didn't shrink phi?");
11098     
11099       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11100         BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
11101         Value *&PredVal = PredValues[Pred];
11102         
11103         // If we already have a value for this predecessor, reuse it.
11104         if (PredVal) {
11105           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11106           continue;
11107         }
11108
11109         // Handle the PHI self-reuse case.
11110         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
11111         if (InVal == PN) {
11112           PredVal = EltPHI;
11113           EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11114           continue;
11115         } else if (PHINode *InPHI = dyn_cast<PHINode>(PN)) {
11116           // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we
11117           // already rewrote it, just use the lowered value.
11118           if (Value *Res = ExtractedVals[LoweredPHIRecord(InPHI, Offset, Ty)]) {
11119             PredVal = Res;
11120             EltPHI->addIncoming(PredVal, Pred);
11121             continue;
11122           }
11123         }
11124         
11125         // Otherwise, do an extract in the predecessor.
11126         Builder->SetInsertPoint(Pred, Pred->getTerminator());
11127         Value *Res = InVal;
11128         if (Offset)
11129           Res = Builder->CreateLShr(Res, ConstantInt::get(InVal->getType(),
11130                                                           Offset), "extract");
11131         Res = Builder->CreateTrunc(Res, Ty, "extract.t");
11132         PredVal = Res;
11133         EltPHI->addIncoming(Res, Pred);
11134         
11135         // If the incoming value was a PHI, and if it was one of the PHIs we are
11136         // rewriting, we will ultimately delete the code we inserted.  This
11137         // means we need to revisit that PHI to make sure we extract out the
11138         // needed piece.
11139         if (PHINode *OldInVal = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValue(i)))
11140           if (PHIsInspected.count(OldInVal)) {
11141             unsigned RefPHIId = std::find(PHIsToSlice.begin(),PHIsToSlice.end(),
11142                                           OldInVal)-PHIsToSlice.begin();
11143             PHIUsers.push_back(PHIUsageRecord(RefPHIId, Offset, 
11144                                               cast<Instruction>(Res)));
11145             ++UserE;
11146           }
11147       }
11148       PredValues.clear();
11149       
11150       DEBUG(errs() << "  Made element PHI for offset " << Offset << ": "
11151                    << *EltPHI << '\n');
11152       ExtractedVals[LoweredPHIRecord(PN, Offset, Ty)] = EltPHI;
11153     }
11154     
11155     // Replace the use of this piece with the PHI node.
11156     ReplaceInstUsesWith(*PHIUsers[UserI].Inst, EltPHI);
11157   }
11158   
11159   // Replace all the remaining uses of the PHI nodes (self uses and the lshrs)
11160   // with undefs.
11161   Value *Undef = UndefValue::get(FirstPhi.getType());
11162   for (unsigned i = 1, e = PHIsToSlice.size(); i != e; ++i)
11163     ReplaceInstUsesWith(*PHIsToSlice[i], Undef);
11164   return ReplaceInstUsesWith(FirstPhi, Undef);
11165 }
11166
11167 // PHINode simplification
11168 //
11169 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
11170   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
11171   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
11172   
11173   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
11174     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
11175
11176   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
11177   // reducing code size.
11178   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
11179       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
11180       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
11181       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
11182       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
11183       // than themselves more than once.
11184       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
11185     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
11186       return Result;
11187
11188   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
11189   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
11190   // PHI)... break the cycle.
11191   if (PN.hasOneUse()) {
11192     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
11193     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
11194       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
11195       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
11196       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
11197         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11198     }
11199    
11200     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
11201     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
11202     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
11203     // common case here is good because the only other things that catch this
11204     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
11205     // late.
11206     if (PHIUser->hasOneUse() &&
11207         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
11208         PHIUser->use_back() == &PN) {
11209       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
11210     }
11211   }
11212
11213   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
11214   // same value, for example:
11215   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
11216   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
11217   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
11218   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
11219   {
11220     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
11221     // Scan for the first non-phi operand.
11222     while (InValNo != NumOperandVals && 
11223            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
11224       ++InValNo;
11225
11226     if (InValNo != NumOperandVals) {
11227       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
11228       
11229       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
11230       // there is no need to recursively scan other phis.
11231       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
11232         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
11233         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
11234           break;
11235       }
11236       
11237       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
11238       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
11239       // the value.
11240       if (InValNo == NumOperandVals) {
11241         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
11242         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
11243           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
11244       }
11245     }
11246   }
11247
11248   // If there are multiple PHIs, sort their operands so that they all list
11249   // the blocks in the same order. This will help identical PHIs be eliminated
11250   // by other passes. Other passes shouldn't depend on this for correctness
11251   // however.
11252   PHINode *FirstPN = cast<PHINode>(PN.getParent()->begin());
11253   if (&PN != FirstPN)
11254     for (unsigned i = 0, e = FirstPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
11255       BasicBlock *BBA = PN.getIncomingBlock(i);
11256       BasicBlock *BBB = FirstPN->getIncomingBlock(i);
11257       if (BBA != BBB) {
11258         Value *VA = PN.getIncomingValue(i);
11259         unsigned j = PN.getBasicBlockIndex(BBB);
11260         Value *VB = PN.getIncomingValue(j);
11261         PN.setIncomingBlock(i, BBB);
11262         PN.setIncomingValue(i, VB);
11263         PN.setIncomingBlock(j, BBA);
11264         PN.setIncomingValue(j, VA);
11265         // NOTE: Instcombine normally would want us to "return &PN" if we
11266         // modified any of the operands of an instruction.  However, since we
11267         // aren't adding or removing uses (just rearranging them) we don't do
11268         // this in this case.
11269       }
11270     }
11271
11272   // If this is an integer PHI and we know that it has an illegal type, see if
11273   // it is only used by trunc or trunc(lshr) operations.  If so, we split the
11274   // PHI into the various pieces being extracted.  This sort of thing is
11275   // introduced when SROA promotes an aggregate to a single large integer type.
11276   if (isa<IntegerType>(PN.getType()) && TD &&
11277       !TD->isLegalInteger(PN.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))
11278     if (Instruction *Res = SliceUpIllegalIntegerPHI(PN))
11279       return Res;
11280   
11281   return 0;
11282 }
11283
11284 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
11285   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
11286   // Eliminate 'getelementptr %P, i32 0' and 'getelementptr %P', they are noops.
11287   if (GEP.getNumOperands() == 1)
11288     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
11289
11290   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
11291     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
11292
11293   bool HasZeroPointerIndex = false;
11294   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
11295     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
11296
11297   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
11298     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
11299
11300   // Eliminate unneeded casts for indices.
11301   if (TD) {
11302     bool MadeChange = false;
11303     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
11304     
11305     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
11306     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
11307          I != E; ++I, ++GTI) {
11308       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
11309       
11310       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
11311       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
11312       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
11313       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
11314       if (OpBits == PtrSize)
11315         continue;
11316       
11317       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
11318       MadeChange = true;
11319     }
11320     if (MadeChange) return &GEP;
11321   }
11322
11323   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
11324   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
11325   // getelementptr instructions into a single instruction.
11326   //
11327   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
11328     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
11329     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
11330     // avoids us creating a TON of code in some cases.
11331     //
11332     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
11333           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
11334       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
11335         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
11336
11337     SmallVector<Value*, 8> Indices;
11338
11339     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
11340     bool EndsWithSequential = false;
11341     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
11342          I != E; ++I)
11343       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
11344
11345     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
11346     if (EndsWithSequential) {
11347       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
11348       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
11349       //
11350       Value *Sum;
11351       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
11352       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
11353       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
11354         Sum = GO1;
11355       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
11356         Sum = SO1;
11357       } else {
11358         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
11359         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
11360         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
11361         // normalized.
11362         if (SO1->getType() != GO1->getType())
11363           return 0;
11364         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
11365       }
11366
11367       // Update the GEP in place if possible.
11368       if (Src->getNumOperands() == 2) {
11369         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
11370         GEP.setOperand(1, Sum);
11371         return &GEP;
11372       }
11373       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
11374       Indices.push_back(Sum);
11375       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
11376     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
11377                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
11378                Src->getNumOperands() != 1) {
11379       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
11380       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
11381       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11382     }
11383
11384     if (!Indices.empty())
11385       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
11386               Src->isInBounds()) ?
11387         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11388                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
11389         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
11390                                   Indices.end(), GEP.getName());
11391   }
11392   
11393   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
11394   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
11395     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
11396
11397     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't 
11398     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
11399     if (getBitCastOperand(X)) {
11400       Worklist.AddValue(PtrOp);
11401       return 0;
11402     }
11403     
11404     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11405     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11406     //
11407     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11408     //           into     : GEP i8* X, ...
11409     // 
11410     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
11411     if (HasZeroPointerIndex) {
11412       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
11413       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
11414       if (const ArrayType *CATy =
11415           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
11416         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11417         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
11418           // -> GEP i8* X, ...
11419           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11420           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11421             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11422                                               GEP.getName()) :
11423             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11424                                       GEP.getName());
11425         }
11426         
11427         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
11428           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11429           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
11430             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11431             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
11432             // to an array of the same type as the destination pointer
11433             // array.  Because the array type is never stepped over (there
11434             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
11435             GEP.setOperand(0, X);
11436             return &GEP;
11437           }
11438         }
11439       }
11440     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
11441       // Transform things like:
11442       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
11443       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
11444       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
11445       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
11446       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
11447           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
11448           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
11449         Value *Idx[2];
11450         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11451         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
11452         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11453           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11454           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11455         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
11456         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11457       }
11458       
11459       // Transform things like:
11460       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
11461       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
11462       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
11463       
11464       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::getInt8Ty(*Context)) {
11465         uint64_t ArrayEltSize =
11466             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
11467         
11468         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
11469         // allow either a mul, shift, or constant here.
11470         Value *NewIdx = 0;
11471         ConstantInt *Scale = 0;
11472         if (ArrayEltSize == 1) {
11473           NewIdx = GEP.getOperand(1);
11474           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
11475         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
11476           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
11477           Scale = CI;
11478         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
11479           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
11480               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11481             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11482             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
11483             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
11484                                      1ULL << ShAmtVal);
11485             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11486           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
11487                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11488             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11489             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11490           }
11491         }
11492         
11493         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
11494         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
11495         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
11496         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
11497         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
11498             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
11499           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
11500                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
11501           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
11502             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
11503                                                        false /*ZExt*/);
11504             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
11505           }
11506
11507           // Insert the new GEP instruction.
11508           Value *Idx[2];
11509           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11510           Idx[1] = NewIdx;
11511           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11512             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11513             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11514           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
11515           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11516         }
11517       }
11518     }
11519   }
11520   
11521   /// See if we can simplify:
11522   ///   X = bitcast A* to B*
11523   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
11524   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
11525   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
11526   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
11527     if (TD &&
11528         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
11529       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
11530       // a constant back from EmitGEPOffset.
11531       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, *this));
11532       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
11533       
11534       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
11535       // with a bitcast of the real input to the dest type.
11536       if (Offset == 0) {
11537         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
11538         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
11539         if (isa<AllocaInst>(BCI->getOperand(0)) ||
11540             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
11541           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
11542           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
11543             if (I != BCI) {
11544               I->takeName(BCI);
11545               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
11546               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
11547             }
11548             return &GEP;
11549           }
11550         }
11551         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
11552       }
11553       
11554       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
11555       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
11556       // GEP.
11557       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
11558       const Type *InTy =
11559         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
11560       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
11561         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11562           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11563                                      NewIndices.end()) :
11564           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11565                              NewIndices.end());
11566         
11567         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
11568           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
11569         NGEP->takeName(&GEP);
11570         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
11571       }
11572     }
11573   }    
11574     
11575   return 0;
11576 }
11577
11578 Instruction *InstCombiner::visitAllocaInst(AllocaInst &AI) {
11579   // Convert: alloca Ty, C - where C is a constant != 1 into: alloca [C x Ty], 1
11580   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
11581     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
11582       const Type *NewTy = 
11583         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
11584       assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
11585       AllocaInst *New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
11586       New->setAlignment(AI.getAlignment());
11587
11588       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
11589       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
11590       //
11591       BasicBlock::iterator It = New;
11592       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
11593
11594       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
11595       // insert our getelementptr instruction...
11596       //
11597       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11598       Value *Idx[2];
11599       Idx[0] = NullIdx;
11600       Idx[1] = NullIdx;
11601       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
11602                                                    New->getName()+".sub", It);
11603
11604       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
11605       // allocation.
11606       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
11607     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
11608       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11609     }
11610   }
11611
11612   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
11613     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
11614     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
11615     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
11616     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
11617       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11618
11619     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
11620     if (AI.getAlignment() == 0)
11621       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
11622   }
11623
11624   return 0;
11625 }
11626
11627 Instruction *InstCombiner::visitFree(Instruction &FI) {
11628   Value *Op = FI.getOperand(1);
11629
11630   // free undef -> unreachable.
11631   if (isa<UndefValue>(Op)) {
11632     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
11633     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
11634            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), &FI);
11635     return EraseInstFromFunction(FI);
11636   }
11637   
11638   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
11639   // when lots of inlining happens.
11640   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
11641     return EraseInstFromFunction(FI);
11642
11643   // If we have a malloc call whose only use is a free call, delete both.
11644   if (isMalloc(Op)) {
11645     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
11646       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
11647         EraseInstFromFunction(FI);
11648         EraseInstFromFunction(*CI);
11649         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11650       }
11651     } else {
11652       // Op is a call to malloc
11653       if (Op->hasOneUse()) {
11654         EraseInstFromFunction(FI);
11655         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11656       }
11657     }
11658   }
11659
11660   return 0;
11661 }
11662
11663 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
11664 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
11665                                         const TargetData *TD) {
11666   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
11667   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11668   LLVMContext *Context = IC.getContext();
11669
11670   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11671   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11672   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11673
11674     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11675     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11676       return 0;
11677
11678     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11679
11680     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
11681          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11682       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11683       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11684       // constants.
11685       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11686         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11687           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11688             Value *Idxs[2];
11689             Idxs[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11690             Idxs[1] = Idxs[0];
11691             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11692             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11693             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11694           }
11695
11696       if (IC.getTargetData() &&
11697           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
11698             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11699           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11700           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11701           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11702           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11703                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11704
11705         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11706         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11707         // the result of the loaded value.
11708         Value *NewLoad = 
11709           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
11710         // Now cast the result of the load.
11711         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11712       }
11713     }
11714   }
11715   return 0;
11716 }
11717
11718 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11719   Value *Op = LI.getOperand(0);
11720
11721   // Attempt to improve the alignment.
11722   if (TD) {
11723     unsigned KnownAlign =
11724       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
11725     if (KnownAlign >
11726         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11727                                   LI.getAlignment()))
11728       LI.setAlignment(KnownAlign);
11729   }
11730
11731   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
11732   if (isa<CastInst>(Op))
11733     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11734       return Res;
11735
11736   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11737   if (LI.isVolatile()) return 0;
11738   
11739   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11740   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11741   // separated by a few arithmetic operations.
11742   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11743   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11744     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11745
11746   // load(gep null, ...) -> unreachable
11747   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11748     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11749     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11750     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
11751       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11752       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11753       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11754       // CFG.
11755       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11756                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11757       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11758     }
11759   } 
11760
11761   // load null/undef -> unreachable
11762   // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11763   if (isa<UndefValue>(Op) ||
11764       (isa<ConstantPointerNull>(Op) && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
11765     // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11766     // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11767     // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11768     new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11769                   Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11770     return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11771   }
11772
11773   // Instcombine load (constantexpr_cast global) -> cast (load global)
11774   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
11775     if (CE->isCast())
11776       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11777         return Res;
11778   
11779   if (Op->hasOneUse()) {
11780     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11781     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11782     // exposes redundancy in the code.
11783     //
11784     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11785     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11786     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11787     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11788     // unconditionally.
11789     //
11790     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11791       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11792       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11793           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11794         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
11795                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
11796         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
11797                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
11798         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11799       }
11800
11801       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11802       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11803         if (C->isNullValue()) {
11804           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11805           return &LI;
11806         }
11807
11808       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11809       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11810         if (C->isNullValue()) {
11811           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11812           return &LI;
11813         }
11814     }
11815   }
11816   return 0;
11817 }
11818
11819 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11820 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11821 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11822 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11823   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11824   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11825
11826   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11827   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11828   if (SrcTy == 0) return 0;
11829   
11830   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11831
11832   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11833     return 0;
11834   
11835   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11836   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11837   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11838   /// on 32-bit hosts.
11839   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11840   
11841   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11842   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11843   // constants.
11844   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11845     // Index through pointer.
11846     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*IC.getContext()));
11847     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11848     
11849     while (1) {
11850       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11851         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11852           break;
11853         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11854         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11855       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11856         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11857         SrcPTy = ATy->getElementType();
11858       } else {
11859         break;
11860       }
11861     }
11862     
11863     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11864   }
11865
11866   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11867     return 0;
11868   
11869   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11870   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11871   if (!IC.getTargetData() ||
11872       SrcTy->getAddressSpace() != 
11873         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11874       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11875       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
11876     return 0;
11877
11878   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11879   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11880   // the store, cast the value to be stored.
11881   Value *NewCast;
11882   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11883   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11884   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11885   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11886   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11887     if (CastSrcTy->isInteger())
11888       opcode = Instruction::IntToPtr;
11889   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11890     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11891       opcode = Instruction::PtrToInt;
11892   }
11893   
11894   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11895   // emit a GEP to index into its first field.
11896   if (!NewGEPIndices.empty())
11897     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11898                                            NewGEPIndices.end());
11899   
11900   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
11901                                    SIOp0->getName()+".c");
11902   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11903 }
11904
11905 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11906 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11907 /// value in code like this:
11908 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
11909 ///   store i32 0, i32* %t0
11910 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
11911 ///   %t2 = load i32* %t1
11912 ///
11913 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11914   // Test if the values are trivially equivalent.
11915   if (A == B) return true;
11916   
11917   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11918   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
11919   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
11920   // means that they'll always either have the same value or one of them
11921   // will have an undefined value.
11922   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11923       isa<CastInst>(A) ||
11924       isa<PHINode>(A) ||
11925       isa<GetElementPtrInst>(A))
11926     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11927       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
11928         return true;
11929   
11930   // Otherwise they may not be equivalent.
11931   return false;
11932 }
11933
11934 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
11935 // return the llvm.dbg.declare.
11936 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
11937   if (!V->hasNUses(2))
11938     return 0;
11939   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
11940        UI != E; ++UI) {
11941     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
11942       return DI;
11943     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
11944       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
11945         return DI;
11946       }
11947   }
11948   return 0;
11949 }
11950
11951 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11952   Value *Val = SI.getOperand(0);
11953   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11954
11955   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11956     EraseInstFromFunction(SI);
11957     ++NumCombined;
11958     return 0;
11959   }
11960   
11961   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11962   // alloca dead.
11963   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
11964   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
11965   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
11966   // codegen.
11967   if (!SI.isVolatile()) {
11968     if (Ptr->hasOneUse()) {
11969       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11970         EraseInstFromFunction(SI);
11971         ++NumCombined;
11972         return 0;
11973       }
11974       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
11975         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
11976           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11977             EraseInstFromFunction(SI);
11978             ++NumCombined;
11979             return 0;
11980           }
11981           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
11982             EraseInstFromFunction(*DI);
11983             EraseInstFromFunction(SI);
11984             ++NumCombined;
11985             return 0;
11986           }
11987         }
11988       }
11989     }
11990     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
11991       EraseInstFromFunction(*DI);
11992       EraseInstFromFunction(SI);
11993       ++NumCombined;
11994       return 0;
11995     }
11996   }
11997
11998   // Attempt to improve the alignment.
11999   if (TD) {
12000     unsigned KnownAlign =
12001       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
12002     if (KnownAlign >
12003         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
12004                                   SI.getAlignment()))
12005       SI.setAlignment(KnownAlign);
12006   }
12007
12008   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
12009   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
12010   // situation often occurs with bitfield accesses.
12011   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
12012   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
12013        --ScanInsts) {
12014     --BBI;
12015     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
12016     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
12017     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
12018     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
12019     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12020         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12021       ScanInsts++;
12022       continue;
12023     }    
12024     
12025     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
12026       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
12027       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
12028                                                           SI.getOperand(1))) {
12029         ++NumDeadStore;
12030         ++BBI;
12031         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
12032         continue;
12033       }
12034       break;
12035     }
12036     
12037     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
12038     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
12039     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
12040     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
12041       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
12042           !SI.isVolatile()) {
12043         EraseInstFromFunction(SI);
12044         ++NumCombined;
12045         return 0;
12046       }
12047       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
12048       // may not be dead.
12049       break;
12050     }
12051     
12052     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
12053     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
12054       break;
12055   }
12056   
12057   
12058   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
12059
12060   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
12061   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
12062     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
12063       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
12064       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
12065         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
12066       ++NumCombined;
12067     }
12068     return 0;  // Do not modify these!
12069   }
12070
12071   // store undef, Ptr -> noop
12072   if (isa<UndefValue>(Val)) {
12073     EraseInstFromFunction(SI);
12074     ++NumCombined;
12075     return 0;
12076   }
12077
12078   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
12079   // source instead.
12080   if (isa<CastInst>(Ptr))
12081     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12082       return Res;
12083   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
12084     if (CE->isCast())
12085       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
12086         return Res;
12087
12088   
12089   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
12090   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
12091   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
12092   // to move it to the successor block.
12093   BBI = &SI; 
12094   do {
12095     ++BBI;
12096   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12097            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
12098   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
12099     if (BI->isUnconditional())
12100       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
12101         return 0;  // xform done!
12102   
12103   return 0;
12104 }
12105
12106 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
12107 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
12108 /// into a phi node with a store in the successor.
12109 ///
12110 /// Simplify things like:
12111 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
12112 /// into a phi node with a store in the successor.
12113 ///
12114 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
12115   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
12116   
12117   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
12118   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
12119   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
12120   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
12121   
12122   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
12123   // the other predecessor.
12124   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
12125   BasicBlock *OtherBB = 0;
12126   if (*PI != StoreBB)
12127     OtherBB = *PI;
12128   ++PI;
12129   if (PI == pred_end(DestBB))
12130     return false;
12131   
12132   if (*PI != StoreBB) {
12133     if (OtherBB)
12134       return false;
12135     OtherBB = *PI;
12136   }
12137   if (++PI != pred_end(DestBB))
12138     return false;
12139
12140   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
12141   // for example, if SI is in an infinite loop)
12142   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
12143     return false;
12144
12145   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
12146   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
12147   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
12148   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
12149     return false;
12150   
12151   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
12152   // else' case.  there is an instruction before the branch.
12153   StoreInst *OtherStore = 0;
12154   if (OtherBr->isUnconditional()) {
12155     --BBI;
12156     // Skip over debugging info.
12157     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
12158            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
12159       if (BBI==OtherBB->begin())
12160         return false;
12161       --BBI;
12162     }
12163     // If this isn't a store, isn't a store to the same location, or if the
12164     // alignments differ, bail out.
12165     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
12166     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12167         OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12168       return false;
12169   } else {
12170     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
12171     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
12172     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
12173         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
12174       return false;
12175     
12176     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
12177     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
12178     // lives in OtherBB.
12179     for (;; --BBI) {
12180       // Check to see if we find the matching store.
12181       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
12182         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1) ||
12183             OtherStore->getAlignment() != SI.getAlignment())
12184           return false;
12185         break;
12186       }
12187       // If we find something that may be using or overwriting the stored
12188       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
12189       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
12190           BBI == OtherBB->begin())
12191         return false;
12192     }
12193     
12194     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
12195     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
12196     // StoreBB.
12197     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
12198       // FIXME: This should really be AA driven.
12199       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
12200         return false;
12201     }
12202   }
12203   
12204   // Insert a PHI node now if we need it.
12205   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
12206   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
12207     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
12208     PN->reserveOperandSpace(2);
12209     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
12210     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
12211     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
12212   }
12213   
12214   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
12215   // insert it.
12216   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
12217   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
12218                                     OtherStore->isVolatile(),
12219                                     SI.getAlignment()), *BBI);
12220   
12221   // Nuke the old stores.
12222   EraseInstFromFunction(SI);
12223   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
12224   ++NumCombined;
12225   return true;
12226 }
12227
12228
12229 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
12230   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
12231   Value *X = 0;
12232   BasicBlock *TrueDest;
12233   BasicBlock *FalseDest;
12234   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
12235       !isa<Constant>(X)) {
12236     // Swap Destinations and condition...
12237     BI.setCondition(X);
12238     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12239     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12240     return &BI;
12241   }
12242
12243   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
12244   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
12245   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
12246                              TrueDest, FalseDest)) &&
12247       BI.getCondition()->hasOneUse())
12248     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
12249         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
12250       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
12251       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
12252       
12253       // Swap Destinations and condition.
12254       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12255       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12256       Worklist.Add(Cond);
12257       return &BI;
12258     }
12259
12260   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
12261   ICmpInst::Predicate IPred;
12262   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
12263                       TrueDest, FalseDest)) &&
12264       BI.getCondition()->hasOneUse())
12265     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
12266         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
12267         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
12268       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
12269       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
12270       // Swap Destinations and condition.
12271       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
12272       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
12273       Worklist.Add(Cond);
12274       return &BI;
12275     }
12276
12277   return 0;
12278 }
12279
12280 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
12281   Value *Cond = SI.getCondition();
12282   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
12283     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
12284       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
12285         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
12286         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
12287           SI.setOperand(i,
12288                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
12289                                                 AddRHS));
12290         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
12291         Worklist.Add(I);
12292         return &SI;
12293       }
12294   }
12295   return 0;
12296 }
12297
12298 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
12299   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
12300
12301   if (!EV.hasIndices())
12302     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
12303
12304   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
12305     if (isa<UndefValue>(C))
12306       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
12307       
12308     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
12309       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
12310
12311     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
12312       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
12313       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
12314       if (EV.getNumIndices() > 1)
12315         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
12316         // first index
12317         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
12318       else
12319         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
12320     }
12321     return 0; // Can't handle other constants
12322   } 
12323   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
12324     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
12325     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
12326     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
12327          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
12328          exti != exte && insi != inse;
12329          ++exti, ++insi) {
12330       if (*insi != *exti)
12331         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
12332         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
12333         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
12334         // operand of the insert. i.e., replace
12335         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12336         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
12337         // with
12338         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
12339         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
12340                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12341     }
12342     if (exti == exte && insi == inse)
12343       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
12344       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12345       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
12346       // with "i32 42"
12347       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
12348     if (exti == exte) {
12349       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
12350       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12351       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
12352       // with
12353       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
12354       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
12355       // by switching the order of the insert and extract (though the
12356       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
12357       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
12358                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12359       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
12360                                      insi, inse);
12361     }
12362     if (insi == inse)
12363       // The insert list is a prefix of the extract list
12364       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
12365       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
12366       // i.e., replace
12367       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12368       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
12369       // with
12370       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
12371       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
12372                                       exti, exte);
12373   }
12374   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Agg)) {
12375     // We're extracting from an intrinsic, see if we're the only user, which
12376     // allows us to simplify multiple result intrinsics to simpler things that
12377     // just get one value..
12378     if (II->hasOneUse()) {
12379       // Check if we're grabbing the overflow bit or the result of a 'with
12380       // overflow' intrinsic.  If it's the latter we can remove the intrinsic
12381       // and replace it with a traditional binary instruction.
12382       switch (II->getIntrinsicID()) {
12383       case Intrinsic::uadd_with_overflow:
12384       case Intrinsic::sadd_with_overflow:
12385         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12386           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12387           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12388           EraseInstFromFunction(*II);
12389           return BinaryOperator::CreateAdd(LHS, RHS);
12390         }
12391         break;
12392       case Intrinsic::usub_with_overflow:
12393       case Intrinsic::ssub_with_overflow:
12394         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12395           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12396           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12397           EraseInstFromFunction(*II);
12398           return BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS);
12399         }
12400         break;
12401       case Intrinsic::umul_with_overflow:
12402       case Intrinsic::smul_with_overflow:
12403         if (*EV.idx_begin() == 0) {  // Normal result.
12404           Value *LHS = II->getOperand(1), *RHS = II->getOperand(2);
12405           II->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(II->getType()));
12406           EraseInstFromFunction(*II);
12407           return BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS);
12408         }
12409         break;
12410       default:
12411         break;
12412       }
12413     }
12414   }
12415   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
12416   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
12417   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
12418   // the value inserted, if appropriate).
12419   return 0;
12420 }
12421
12422 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
12423 /// is to leave as a vector operation.
12424 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
12425   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
12426     return true;
12427   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
12428     if (isConstant) return true;
12429     // If all elts are the same, we can extract.
12430     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
12431     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
12432       if (C->getOperand(i) != Op0)
12433         return false;
12434     return true;
12435   }
12436   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
12437   if (!I) return false;
12438   
12439   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
12440   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
12441   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
12442       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
12443     return true;
12444   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
12445     return true;
12446   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
12447     if (BO->hasOneUse() &&
12448         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
12449          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
12450       return true;
12451   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
12452     if (CI->hasOneUse() &&
12453         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
12454          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
12455       return true;
12456   
12457   return false;
12458 }
12459
12460 /// Read and decode a shufflevector mask.
12461 ///
12462 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
12463 /// elements in the input.
12464 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
12465   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
12466   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
12467     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
12468   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
12469     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
12470
12471   std::vector<unsigned> Result;
12472   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
12473   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
12474     if (isa<UndefValue>(*i))
12475       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
12476     else
12477       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
12478   return Result;
12479 }
12480
12481 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
12482 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
12483 /// extracted from the vector.
12484 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo,
12485                                 LLVMContext *Context) {
12486   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
12487   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
12488   unsigned Width = PTy->getNumElements();
12489   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
12490     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12491   
12492   if (isa<UndefValue>(V))
12493     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12494   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
12495     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
12496   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
12497     return CP->getOperand(EltNo);
12498   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12499     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
12500     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
12501       return 0;
12502     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
12503     
12504     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
12505     // inserted value.
12506     if (EltNo == IIElt) 
12507       return III->getOperand(1);
12508     
12509     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
12510     // vector input.
12511     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo, Context);
12512   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
12513     unsigned LHSWidth =
12514       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12515     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
12516     if (InEl < LHSWidth)
12517       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl, Context);
12518     else if (InEl < LHSWidth*2)
12519       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth, Context);
12520     else
12521       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12522   }
12523   
12524   // Otherwise, we don't know.
12525   return 0;
12526 }
12527
12528 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
12529   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
12530   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
12531     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12532
12533   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
12534   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
12535     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
12536   
12537   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
12538     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
12539     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
12540     // (we do that below, but only when the index is constant).
12541     Constant *op0 = C->getOperand(0);
12542     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
12543       if (C->getOperand(i) != op0) {
12544         op0 = 0; 
12545         break;
12546       }
12547     if (op0)
12548       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
12549   }
12550   
12551   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
12552   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
12553   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12554     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
12555     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
12556       
12557     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
12558     // crashing the code below.
12559     if (IndexVal >= VectorWidth)
12560       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12561     
12562     // This instruction only demands the single element from the input vector.
12563     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
12564     // property.
12565     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
12566       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
12567       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
12568       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
12569                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
12570         EI.setOperand(0, V);
12571         return &EI;
12572       }
12573     }
12574     
12575     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal, Context))
12576       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
12577     
12578     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
12579     // the same number of elements, see if we can find the source element from
12580     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
12581     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
12582       if (const VectorType *VT = 
12583               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
12584         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
12585           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0),
12586                                              IndexVal, Context))
12587             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
12588     }
12589   }
12590   
12591   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
12592     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
12593     // profitable to do so
12594     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
12595       if (I->hasOneUse() &&
12596           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
12597         Value *newEI0 =
12598           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
12599                                         EI.getName()+".lhs");
12600         Value *newEI1 =
12601           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
12602                                         EI.getName()+".rhs");
12603         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
12604       }
12605     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
12606       // Extracting the inserted element?
12607       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
12608         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
12609       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
12610       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
12611       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
12612         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
12613         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
12614         return &EI;
12615       }
12616     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
12617       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
12618       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
12619       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12620         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
12621         Value *Src;
12622         unsigned LHSWidth =
12623           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12624
12625         if (SrcIdx < LHSWidth)
12626           Src = SVI->getOperand(0);
12627         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
12628           SrcIdx -= LHSWidth;
12629           Src = SVI->getOperand(1);
12630         } else {
12631           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12632         }
12633         return ExtractElementInst::Create(Src,
12634                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), SrcIdx,
12635                                           false));
12636       }
12637     }
12638     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
12639   }
12640   return 0;
12641 }
12642
12643 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
12644 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
12645 /// Otherwise, return false.
12646 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
12647                                          std::vector<Constant*> &Mask,
12648                                          LLVMContext *Context) {
12649   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
12650          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
12651   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12652
12653   if (isa<UndefValue>(V)) {
12654     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12655     return true;
12656   } else if (V == LHS) {
12657     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12658       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12659     return true;
12660   } else if (V == RHS) {
12661     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12662       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i+NumElts));
12663     return true;
12664   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12665     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12666     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12667     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12668     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12669     
12670     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
12671       return false;
12672     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12673     
12674     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12675       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12676       // transitively ok.
12677       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12678         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12679         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context));
12680         return true;
12681       }      
12682     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12683       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12684           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12685         unsigned ExtractedIdx =
12686           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12687         
12688         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12689         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12690           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12691           // transitively ok.
12692           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12693             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12694             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12695               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12696                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx);
12697             } else {
12698               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12699               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12700                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx+NumElts);
12701               
12702             }
12703             return true;
12704           }
12705         }
12706       }
12707     }
12708   }
12709   // TODO: Handle shufflevector here!
12710   
12711   return false;
12712 }
12713
12714 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12715 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12716 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12717 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12718                                      Value *&RHS, LLVMContext *Context) {
12719   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
12720          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12721          "Invalid shuffle!");
12722   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12723
12724   if (isa<UndefValue>(V)) {
12725     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12726     return V;
12727   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12728     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0));
12729     return V;
12730   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12731     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12732     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12733     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12734     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12735     
12736     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12737       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12738           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12739         unsigned ExtractedIdx =
12740           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12741         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12742         
12743         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12744         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12745         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12746           RHS = EI->getOperand(0);
12747           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, Context);
12748           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12749             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+ExtractedIdx);
12750           return V;
12751         }
12752         
12753         if (VecOp == RHS) {
12754           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask,
12755                                             RHS, Context);
12756           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12757           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12758             if (i != InsertedIdx)
12759               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+i);
12760           }
12761           return V;
12762         }
12763         
12764         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12765         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12766         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask,
12767                                          Context))
12768           return EI->getOperand(0);
12769         
12770       }
12771     }
12772   }
12773   // TODO: Handle shufflevector here!
12774   
12775   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12776   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12777     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12778   return V;
12779 }
12780
12781 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12782   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12783   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12784   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12785   
12786   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12787   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12788     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12789   
12790   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
12791   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12792   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12793     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12794         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12795       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12796       unsigned ExtractedIdx =
12797         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12798       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12799       
12800       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12801         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12802       
12803       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12804         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12805       
12806       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12807       // back into the same place, just use the input vector.
12808       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12809         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12810       
12811       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12812       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12813       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12814         std::vector<Constant*> Mask;
12815         Value *RHS = 0;
12816         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS, Context);
12817         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12818         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12819         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
12820                                      ConstantVector::get(Mask));
12821       }
12822     }
12823   }
12824
12825   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
12826   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12827   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12828   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
12829     return &IE;
12830
12831   return 0;
12832 }
12833
12834
12835 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12836   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12837   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12838   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12839
12840   bool MadeChange = false;
12841
12842   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12843   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12844     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12845
12846   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12847
12848   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12849     return 0;
12850
12851   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12852   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12853   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12854     LHS = SVI.getOperand(0);
12855     RHS = SVI.getOperand(1);
12856     MadeChange = true;
12857   }
12858   
12859   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12860   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12861   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12862     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12863       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12864       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12865     }
12866     
12867     // Remap any references to RHS to use LHS.
12868     std::vector<Constant*> Elts;
12869     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12870       if (Mask[i] >= 2*e)
12871         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12872       else {
12873         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12874             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12875           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12876           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12877         } else {
12878           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12879           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Mask[i]));
12880         }
12881       }
12882     }
12883     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12884     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12885     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12886     LHS = SVI.getOperand(0);
12887     RHS = SVI.getOperand(1);
12888     MadeChange = true;
12889   }
12890   
12891   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12892   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12893     
12894   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12895     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12896     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12897     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12898       
12899     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12900     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12901   }
12902
12903   // Eliminate identity shuffles.
12904   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12905   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12906   
12907   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12908   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12909   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12910   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12911   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12912   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12913   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12914   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12915   // (splat(splat)) -> splat.
12916   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12917     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12918       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12919
12920       std::vector<unsigned> NewMask;
12921       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12922         if (Mask[i] >= 2*e)
12923           NewMask.push_back(2*e);
12924         else
12925           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12926       
12927       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12928       // the replacement.
12929       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12930         unsigned LHSInNElts =
12931           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12932         std::vector<Constant*> Elts;
12933         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12934           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12935             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12936           } else {
12937             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NewMask[i]));
12938           }
12939         }
12940         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12941                                      LHSSVI->getOperand(1),
12942                                      ConstantVector::get(Elts));
12943       }
12944     }
12945   }
12946
12947   return MadeChange ? &SVI : 0;
12948 }
12949
12950
12951
12952
12953 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12954 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12955 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12956 /// end of its block.
12957 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12958   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12959
12960   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12961   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
12962     return false;
12963
12964   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12965   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12966         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12967     return false;
12968
12969   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12970   // the end of block that could change the value.
12971   if (I->mayReadFromMemory()) {
12972     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12973          Scan != E; ++Scan)
12974       if (Scan->mayWriteToMemory())
12975         return false;
12976   }
12977
12978   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12979
12980   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
12981   I->moveBefore(InsertPos);
12982   ++NumSunkInst;
12983   return true;
12984 }
12985
12986
12987 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12988 /// all reachable code to the worklist.
12989 ///
12990 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12991 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12992 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12993 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12994 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12995 ///
12996 static bool AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12997                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12998                                        InstCombiner &IC,
12999                                        const TargetData *TD) {
13000   bool MadeIRChange = false;
13001   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
13002   Worklist.push_back(BB);
13003   
13004   std::vector<Instruction*> InstrsForInstCombineWorklist;
13005   InstrsForInstCombineWorklist.reserve(128);
13006
13007   SmallPtrSet<ConstantExpr*, 64> FoldedConstants;
13008   
13009   while (!Worklist.empty()) {
13010     BB = Worklist.back();
13011     Worklist.pop_back();
13012     
13013     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
13014     if (!Visited.insert(BB)) continue;
13015
13016     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
13017       Instruction *Inst = BBI++;
13018       
13019       // DCE instruction if trivially dead.
13020       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
13021         ++NumDeadInst;
13022         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
13023         Inst->eraseFromParent();
13024         continue;
13025       }
13026       
13027       // ConstantProp instruction if trivially constant.
13028       if (!Inst->use_empty() && isa<Constant>(Inst->getOperand(0)))
13029         if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
13030           DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
13031                        << *Inst << '\n');
13032           Inst->replaceAllUsesWith(C);
13033           ++NumConstProp;
13034           Inst->eraseFromParent();
13035           continue;
13036         }
13037       
13038       
13039       
13040       if (TD) {
13041         // See if we can constant fold its operands.
13042         for (User::op_iterator i = Inst->op_begin(), e = Inst->op_end();
13043              i != e; ++i) {
13044           ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i);
13045           if (CE == 0) continue;
13046           
13047           // If we already folded this constant, don't try again.
13048           if (!FoldedConstants.insert(CE))
13049             continue;
13050           
13051           Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD);
13052           if (NewC && NewC != CE) {
13053             *i = NewC;
13054             MadeIRChange = true;
13055           }
13056         }
13057       }
13058       
13059
13060       InstrsForInstCombineWorklist.push_back(Inst);
13061     }
13062
13063     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
13064     // constant, only visit the reachable successor.
13065     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
13066     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
13067       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
13068         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
13069         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
13070         Worklist.push_back(ReachableBB);
13071         continue;
13072       }
13073     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
13074       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
13075         // See if this is an explicit destination.
13076         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13077           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
13078             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
13079             Worklist.push_back(ReachableBB);
13080             continue;
13081           }
13082         
13083         // Otherwise it is the default destination.
13084         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
13085         continue;
13086       }
13087     }
13088     
13089     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
13090       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
13091   }
13092   
13093   // Once we've found all of the instructions to add to instcombine's worklist,
13094   // add them in reverse order.  This way instcombine will visit from the top
13095   // of the function down.  This jives well with the way that it adds all uses
13096   // of instructions to the worklist after doing a transformation, thus avoiding
13097   // some N^2 behavior in pathological cases.
13098   IC.Worklist.AddInitialGroup(&InstrsForInstCombineWorklist[0],
13099                               InstrsForInstCombineWorklist.size());
13100   
13101   return MadeIRChange;
13102 }
13103
13104 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
13105   MadeIRChange = false;
13106   
13107   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
13108         << F.getNameStr() << "\n");
13109
13110   {
13111     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
13112     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
13113     // track of which blocks we visit.
13114     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
13115     MadeIRChange |= AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
13116
13117     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
13118     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
13119     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
13120     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
13121       if (!Visited.count(BB)) {
13122         Instruction *Term = BB->getTerminator();
13123         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
13124           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
13125
13126           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13127           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
13128           // going to do one without it.
13129           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
13130             ++NumDeadInst;
13131             MadeIRChange = true;
13132           }
13133
13134           // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
13135           // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
13136           if (!I->getType()->isVoidTy())
13137             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
13138           I->eraseFromParent();
13139         }
13140       }
13141   }
13142
13143   while (!Worklist.isEmpty()) {
13144     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
13145     if (I == 0) continue;  // skip null values.
13146
13147     // Check to see if we can DCE the instruction.
13148     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13149       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
13150       EraseInstFromFunction(*I);
13151       ++NumDeadInst;
13152       MadeIRChange = true;
13153       continue;
13154     }
13155
13156     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
13157     if (!I->use_empty() && isa<Constant>(I->getOperand(0)))
13158       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
13159         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
13160
13161         // Add operands to the worklist.
13162         ReplaceInstUsesWith(*I, C);
13163         ++NumConstProp;
13164         EraseInstFromFunction(*I);
13165         MadeIRChange = true;
13166         continue;
13167       }
13168
13169     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
13170     if (I->hasOneUse()) {
13171       BasicBlock *BB = I->getParent();
13172       Instruction *UserInst = cast<Instruction>(I->use_back());
13173       BasicBlock *UserParent;
13174       
13175       // Get the block the use occurs in.
13176       if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
13177         UserParent = PN->getIncomingBlock(I->use_begin().getUse());
13178       else
13179         UserParent = UserInst->getParent();
13180       
13181       if (UserParent != BB) {
13182         bool UserIsSuccessor = false;
13183         // See if the user is one of our successors.
13184         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
13185           if (*SI == UserParent) {
13186             UserIsSuccessor = true;
13187             break;
13188           }
13189
13190         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
13191         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
13192         // otherwise), we can keep going.
13193         if (UserIsSuccessor && UserParent->getSinglePredecessor())
13194           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
13195           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
13196       }
13197     }
13198
13199     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
13200     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
13201     
13202 #ifndef NDEBUG
13203     std::string OrigI;
13204 #endif
13205     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
13206     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
13207
13208     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
13209       ++NumCombined;
13210       // Should we replace the old instruction with a new one?
13211       if (Result != I) {
13212         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
13213                      << "    New = " << *Result << '\n');
13214
13215         // Everything uses the new instruction now.
13216         I->replaceAllUsesWith(Result);
13217
13218         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
13219         Worklist.Add(Result);
13220         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
13221
13222         // Move the name to the new instruction first.
13223         Result->takeName(I);
13224
13225         // Insert the new instruction into the basic block...
13226         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
13227         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
13228
13229         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
13230           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
13231             ++InsertPos;
13232
13233         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
13234
13235         EraseInstFromFunction(*I);
13236       } else {
13237 #ifndef NDEBUG
13238         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
13239                      << "    New = " << *I << '\n');
13240 #endif
13241
13242         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
13243         // if so, remove it.
13244         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
13245           EraseInstFromFunction(*I);
13246         } else {
13247           Worklist.Add(I);
13248           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
13249         }
13250       }
13251       MadeIRChange = true;
13252     }
13253   }
13254
13255   Worklist.Zap();
13256   return MadeIRChange;
13257 }
13258
13259
13260 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
13261   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
13262   Context = &F.getContext();
13263   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
13264
13265   
13266   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
13267   /// instructions into the worklist when they are created.
13268   IRBuilder<true, TargetFolder, InstCombineIRInserter> 
13269     TheBuilder(F.getContext(), TargetFolder(TD),
13270                InstCombineIRInserter(Worklist));
13271   Builder = &TheBuilder;
13272   
13273   bool EverMadeChange = false;
13274
13275   // Iterate while there is work to do.
13276   unsigned Iteration = 0;
13277   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
13278     EverMadeChange = true;
13279   
13280   Builder = 0;
13281   return EverMadeChange;
13282 }
13283
13284 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
13285   return new InstCombiner();
13286 }