make some fairly meaty internal changes to how SimplifyDemandedBits works.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
187                                      Value *A, Value *B, Value *C);
188     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
191     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
192     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
193     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
194     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
195                                       Constant *RHSC);
196     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
197     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
198     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
199     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
200                                                 Instruction *LHS,
201                                                 ConstantInt *RHS);
202     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
203                                 ConstantInt *DivRHS);
204
205     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
206                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
207     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
208                                      BinaryOperator &I);
209     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
211     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
212     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
213     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
214     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
215     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
216     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
218     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
219     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
220     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
221     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
222     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
223     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
224     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
225                                 Instruction *FI);
226     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
227     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
228     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
229     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
230     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
231     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
232     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
233     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
234     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
235     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
236     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
237     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
238     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
239     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
240     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
241     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
242
243     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
244     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
245
246   private:
247     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
248     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
249     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
250     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
251                                    bool DoXform = true);
252     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
253
254   public:
255     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
256     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
257     //
258     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
259       assert(New && New->getParent() == 0 &&
260              "New instruction already inserted into a basic block!");
261       BasicBlock *BB = Old.getParent();
262       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
263       AddToWorkList(New);
264       return New;
265     }
266
267     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
268     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
269     /// cast.
270     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
271                             Instruction &Pos) {
272       if (V->getType() == Ty) return V;
273
274       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
275         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
276       
277       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
278       AddToWorkList(C);
279       return C;
280     }
281         
282     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
283       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
284     }
285
286
287     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
288     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
289     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
290     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
291     // modified.
292     //
293     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
294       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (&I != V) {
296         I.replaceAllUsesWith(V);
297         return &I;
298       } else {
299         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
300         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
301         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
302         return &I;
303       }
304     }
305
306     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
307     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
308     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
309     // this function.
310     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
311       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
312       AddUsesToWorkList(I);
313       RemoveFromWorkList(&I);
314       I.eraseFromParent();
315       return 0;  // Don't do anything with FI
316     }
317         
318     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
319                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
320       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
321     }
322     
323     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
324                            unsigned Depth = 0) const {
325       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
326     }
327     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
328       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
329     }
330
331   private:
332
333     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
334     /// commutative operators.
335     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
336
337     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
338     /// most-complex to least-complex order.
339     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
340
341     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
342     /// based on the demanded bits.
343     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
344                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
345                                    unsigned Depth);
346     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
347                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
348                               unsigned Depth=0);
349         
350     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
351     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
352     /// properties that allow us to simplify its operands.
353     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
354         
355     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
356                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
357       
358     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
359     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
360     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
361     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
362
363     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
364     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
365     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
366     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
367     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
368     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
369
370     
371     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
372                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
373     
374     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
375                               bool isSub, Instruction &I);
376     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
377                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
378     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
379     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
380     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
381     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
382     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
383
384
385     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
386
387     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
388                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
389     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
390                                         unsigned PrefAlign = 0);
391
392   };
393 }
394
395 char InstCombiner::ID = 0;
396 static RegisterPass<InstCombiner>
397 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
398
399 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
400 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
401 static unsigned getComplexity(Value *V) {
402   if (isa<Instruction>(V)) {
403     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
404       return 3;
405     return 4;
406   }
407   if (isa<Argument>(V)) return 3;
408   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
409 }
410
411 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
412 // it.
413 static bool isOnlyUse(Value *V) {
414   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
415 }
416
417 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
418 // though a va_arg area...
419 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
420   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
421     if (ITy->getBitWidth() < 32)
422       return Type::Int32Ty;
423   }
424   return Ty;
425 }
426
427 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
428 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
429 /// operand value, otherwise return null.
430 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
431   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
432     // BitCastInst?
433     return I->getOperand(0);
434   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
435     // GetElementPtrInst?
436     if (GEP->hasAllZeroIndices())
437       return GEP->getOperand(0);
438   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
439     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
440       // BitCast ConstantExp?
441       return CE->getOperand(0);
442     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
443       // GetElementPtr ConstantExp?
444       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
445            I != E; ++I) {
446         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
447         if (!CI || !CI->isZero())
448           // Any non-zero indices? Not cast-like.
449           return 0;
450       }
451       // All-zero indices? This is just like casting.
452       return CE->getOperand(0);
453     }
454   }
455   return 0;
456 }
457
458 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
459 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
460 static Instruction::CastOps 
461 isEliminableCastPair(
462   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
463   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
464   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
465   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
466 ) {
467   
468   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
469   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
470
471   // Get the opcodes of the two Cast instructions
472   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
473   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
474
475   return Instruction::CastOps(
476       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
477                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
478 }
479
480 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
481 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
482 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
483 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
484                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
485   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
486   
487   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
488   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
489     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
490       return false;
491   return true;
492 }
493
494 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
495 // operators:
496 //
497 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
498 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
499 //     binary operators.
500 //
501 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
502 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
503 //
504 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
505   bool Changed = false;
506   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
507     Changed = !I.swapOperands();
508
509   if (!I.isAssociative()) return Changed;
510   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
511   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
512     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
513       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
514         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
515                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
516                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
517         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
518         I.setOperand(1, Folded);
519         return true;
520       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
521         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
522             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
523           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
524           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
525
526           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
527           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
528           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
529                                                     Op1->getOperand(0),
530                                                     Op1->getName(), &I);
531           AddToWorkList(New);
532           I.setOperand(0, New);
533           I.setOperand(1, Folded);
534           return true;
535         }
536     }
537   return Changed;
538 }
539
540 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
541 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
542 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
543 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
544   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
545     return false;
546   I.swapOperands();
547   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
548   return true;
549 }
550
551 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
552 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
553 //
554 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
555   if (BinaryOperator::isNeg(V))
556     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
557
558   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
559   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
560     return ConstantExpr::getNeg(C);
561
562   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
563     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
564       return ConstantExpr::getNeg(C);
565
566   return 0;
567 }
568
569 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
570   if (BinaryOperator::isNot(V))
571     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
572
573   // Constants can be considered to be not'ed values...
574   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
575     return ConstantInt::get(~C->getValue());
576   return 0;
577 }
578
579 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
580 // other computations (because it has a constant operand), return the
581 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
582 // Otherwise, return null.
583 //
584 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
585   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
586     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
587       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
588         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
589           return I->getOperand(0);
590       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
591         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
592           // The multiplier is really 1 << CST.
593           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
594           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
595           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
596           return I->getOperand(0);
597         }
598     }
599   return 0;
600 }
601
602 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
603 /// expression, return it.
604 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
605   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
606   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
607     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
608       return cast<User>(V);
609   return false;
610 }
611
612 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
613 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
614 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
615   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
616     return I->getOpcode();
617   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
618     return CE->getOpcode();
619   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
620   return Instruction::UserOp1;
621 }
622
623 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
624 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
625   APInt Val(C->getValue());
626   return ConstantInt::get(++Val);
627 }
628 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
629 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
630   APInt Val(C->getValue());
631   return ConstantInt::get(--Val);
632 }
633 /// Add - Add two ConstantInts together
634 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
635   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
636 }
637 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
638 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
639   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
640 }
641 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
642 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
643   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
644 }
645 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
646 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
647   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
648 }
649 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
650 /// this size.
651 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
652   uint32_t W = C1->getBitWidth();
653   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
654   if (sign) {
655     LHSExt.sext(W * 2);
656     RHSExt.sext(W * 2);
657   } else {
658     LHSExt.zext(W * 2);
659     RHSExt.zext(W * 2);
660   }
661
662   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
663
664   if (sign) {
665     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
666     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
667     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
668   } else 
669     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
670 }
671
672
673 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
674 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
675 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
676 /// constant and return true.
677 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
678                                    APInt Demanded) {
679   assert(I && "No instruction?");
680   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
681
682   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
683   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
684   if (!OpC) return false;
685
686   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
687   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
688   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
689     return false;
690
691   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
692   Demanded &= OpC->getValue();
693   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
694   return true;
695 }
696
697 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
698 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
699 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
700 // min/max.
701 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
702                                                    const APInt& KnownZero,
703                                                    const APInt& KnownOne,
704                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
705   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
706   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
707          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
708          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
709          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
710   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
711
712   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
713   // bit if it is unknown.
714   Min = KnownOne;
715   Max = KnownOne|UnknownBits;
716   
717   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
718     Min.set(BitWidth-1);
719     Max.clear(BitWidth-1);
720   }
721 }
722
723 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
724 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
725 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
726 // min/max.
727 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
728                                                      const APInt &KnownZero,
729                                                      const APInt &KnownOne,
730                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
731   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
732   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
733          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
734          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
735          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
736   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
737   
738   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
739   Min = KnownOne;
740   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
741   Max = KnownOne|UnknownBits;
742 }
743
744 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
745 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
746 /// properties that allow us to simplify its operands.
747 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
748   unsigned BitWidth = cast<IntegerType>(Inst.getType())->getBitWidth();
749   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
750   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
751   
752   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
753                                      KnownZero, KnownOne, 0);
754   if (V == 0) return false;
755   if (V == &Inst) return true;
756   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
757   return true;
758 }
759
760 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
761 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
762 /// true if it made any change and false otherwise.
763 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
764                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
765                                         unsigned Depth) {
766   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
767                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
768   if (NewVal == 0) return false;
769   U.set(NewVal);
770   return true;
771 }
772
773
774 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
775 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
776 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
777 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
778 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
779 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
780 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
781 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
782 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
783 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
784 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
785 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
786 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
787 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
788 /// and KnownOne must all be the same.
789 ///
790 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
791 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
792 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
793 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
794 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
795 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
796                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
797                                              unsigned Depth) {
798   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
799   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
800   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
801   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
802   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
803          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
804          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
805          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
806           must have same BitWidth");
807   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
808     // We know all of the bits for a constant!
809     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
810     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
811     return 0;
812   }
813   
814   KnownZero.clear();
815   KnownOne.clear();
816   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
817     if (isa<UndefValue>(V))
818       return 0;
819     return UndefValue::get(VTy);
820   } else if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
821     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
822       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
823       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
824       return 0;
825     }
826     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
827     // just set the DemandedMask to all bits.
828     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
829   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
830     return 0;
831   }
832   
833   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
834   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
835
836   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
837   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
838   switch (I->getOpcode()) {
839   default:
840     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
841     break;
842   case Instruction::And:
843     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
844     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
845                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
846         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
847                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
848       return I;
849     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
850     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
851
852     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
853     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
854     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
855         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
856       return I->getOperand(0);
857     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
858         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
859       return I->getOperand(1);
860     
861     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
862     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
863       return Constant::getNullValue(VTy);
864       
865     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
866     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
867       return I;
868       
869     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
870     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
871     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
872     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
873     break;
874   case Instruction::Or:
875     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
876     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
877                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
878         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
879                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
880       return I;
881     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
882     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
883     
884     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
885     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
886     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
887         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
888       return I->getOperand(0);
889     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
890         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
891       return I->getOperand(1);
892
893     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
894     // the other side, just use the 'other' side.
895     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
896         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
897       return I->getOperand(0);
898     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
899         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
900       return I->getOperand(1);
901         
902     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
903     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
904       return I;
905           
906     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
907     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
908     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
909     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
910     break;
911   case Instruction::Xor: {
912     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
913                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
914         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
915                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
916       return I;
917     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
918     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
919     
920     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
921     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
922     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
923       return I->getOperand(0);
924     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
925       return I->getOperand(1);
926     
927     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
928     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
929                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
930     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
931     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
932                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
933     
934     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
935     // other, turn this into an *inclusive* or.
936     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
937     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
938       Instruction *Or =
939         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
940                                  I->getName());
941       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
942     }
943     
944     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
945     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
946     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
947     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
948     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
949       // all known
950       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
951         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
952         Instruction *And = 
953           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
954         return InsertNewInstBefore(And, *I);
955       }
956     }
957     
958     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
959     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
960     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
961       return I;
962     
963     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
964     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
965     break;
966   }
967   case Instruction::Select:
968     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
969                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
970         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
971                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
972       return I;
973     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
974     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
975     
976     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
977     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
978         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
979       return I;
980     
981     // Only known if known in both the LHS and RHS.
982     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
983     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
984     break;
985   case Instruction::Trunc: {
986     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
987     DemandedMask.zext(truncBf);
988     RHSKnownZero.zext(truncBf);
989     RHSKnownOne.zext(truncBf);
990     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
991                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
992       return I;
993     DemandedMask.trunc(BitWidth);
994     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
995     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
996     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
997     break;
998   }
999   case Instruction::BitCast:
1000     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1001       return false;  // vector->int or fp->int?
1002     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1003                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1004       return I;
1005     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1006     break;
1007   case Instruction::ZExt: {
1008     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1009     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1010     
1011     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1012     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1013     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1014     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1015                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1016       return I;
1017     DemandedMask.zext(BitWidth);
1018     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1019     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1020     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1021     // The top bits are known to be zero.
1022     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1023     break;
1024   }
1025   case Instruction::SExt: {
1026     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1027     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1028     
1029     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1030                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1031
1032     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1033     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1034     // bit is demanded.
1035     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1036       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1037       
1038     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1039     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1040     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1041     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1042                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1043       return I;
1044     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1045     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1046     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1047     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1048       
1049     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1050     // top bits of the result.
1051
1052     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1053     // convert this into a zero extension.
1054     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1055       // Convert to ZExt cast
1056       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1057       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1058     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1059       RHSKnownOne |= NewBits;
1060     }
1061     break;
1062   }
1063   case Instruction::Add: {
1064     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1065     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1066     // either.
1067     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1068       
1069     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1070     // we can do.
1071     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1072       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1073       // won't work if the RHS is zero.
1074       if (RHS->isZero())
1075         break;
1076       
1077       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1078       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1079       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1080
1081       // Find information about known zero/one bits in the input.
1082       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1083                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1084         return I;
1085
1086       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1087       // the constant.
1088       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1089         return I;
1090       
1091       // Avoid excess work.
1092       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1093         break;
1094       
1095       // Turn it into OR if input bits are zero.
1096       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1097         Instruction *Or =
1098           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1099                                    I->getName());
1100         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1101       }
1102       
1103       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1104       // depending on potential carries from the input constant and the
1105       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1106       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1107       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1108       
1109       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1110       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1111       // this scan.
1112       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1113       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1114       
1115       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1116       
1117       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1118       // other, and there is no input carry.
1119       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1120                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1121       
1122       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1123       // is no input carry.
1124       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1125     } else {
1126       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1127       // the high bits of its LHS or RHS.
1128       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1129         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1130         // significant bit and all those below it.
1131         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1132         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1133                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1134             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1135                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1136           return I;
1137       }
1138     }
1139     break;
1140   }
1141   case Instruction::Sub:
1142     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1143     // the high bits of its LHS or RHS.
1144     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1145       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1146       // significant bit and all those below it.
1147       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1148       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1149       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1150                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1151           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1152                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1153         return I;
1154     }
1155     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1156     // the known zeros and ones.
1157     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1158     break;
1159   case Instruction::Shl:
1160     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1161       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1162       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1163       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1164                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1165         return I;
1166       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1167       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1168       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1169       // low bits known zero.
1170       if (ShiftAmt)
1171         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1172     }
1173     break;
1174   case Instruction::LShr:
1175     // For a logical shift right
1176     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1177       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1178       
1179       // Unsigned shift right.
1180       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1181       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1182                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1183         return I;
1184       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1185       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1186       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1187       if (ShiftAmt) {
1188         // Compute the new bits that are at the top now.
1189         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1190         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1191       }
1192     }
1193     break;
1194   case Instruction::AShr:
1195     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1196     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1197     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1198     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1199     if (DemandedMask == 1) {
1200       // Perform the logical shift right.
1201       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1202                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1203       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1204     }    
1205
1206     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1207     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1208     if (DemandedMask.isSignBit())
1209       return I->getOperand(0);
1210     
1211     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1212       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1213       
1214       // Signed shift right.
1215       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1216       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1217       // demanded.
1218       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1219         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1220       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1221                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1222         return I;
1223       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1224       // Compute the new bits that are at the top now.
1225       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1226       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1227       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1228         
1229       // Handle the sign bits.
1230       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1231       // Adjust to where it is now in the mask.
1232       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1233         
1234       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1235       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1236       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1237           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1238         // Perform the logical shift right.
1239         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1240                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1241         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1242       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1243         RHSKnownOne |= HighBits;
1244       }
1245     }
1246     break;
1247   case Instruction::SRem:
1248     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1249       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1250       if (RA.isPowerOf2()) {
1251         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1252           return I->getOperand(0);
1253
1254         APInt LowBits = RA - 1;
1255         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1256         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1257                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1258           return I;
1259
1260         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1261           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1262
1263         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1264
1265         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1266       }
1267     }
1268     break;
1269   case Instruction::URem: {
1270     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1271     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1272     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1273                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1274         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1275                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1276       return I;
1277
1278     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1279     Leaders = std::max(Leaders,
1280                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1281     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1282     break;
1283   }
1284   case Instruction::Call:
1285     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1286       switch (II->getIntrinsicID()) {
1287       default: break;
1288       case Intrinsic::bswap: {
1289         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1290         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1291         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1292         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1293           
1294         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1295         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1296         // have 14 leading zeros, round to 8.
1297         NLZ &= ~7;
1298         NTZ &= ~7;
1299         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1300         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1301           unsigned ResultBit = NTZ;
1302           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1303           
1304           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1305           // the right place.
1306           Instruction *NewVal;
1307           if (InputBit > ResultBit)
1308             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1309                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1310           else
1311             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1312                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1313           NewVal->takeName(I);
1314           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1315         }
1316           
1317         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1318         break;
1319       }
1320       }
1321     }
1322     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1323     break;
1324   }
1325   
1326   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1327   // constant.
1328   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1329     return ConstantInt::get(RHSKnownOne);
1330   return false;
1331 }
1332
1333
1334 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1335 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1336 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1337 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1338 ///
1339 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1340 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1341 /// returned.  This returns null if no change was made.
1342 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1343                                                 uint64_t &UndefElts,
1344                                                 unsigned Depth) {
1345   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1346   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1347   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1348   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1349
1350   if (isa<UndefValue>(V)) {
1351     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1352     UndefElts = EltMask;
1353     return 0;
1354   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1355     UndefElts = EltMask;
1356     return UndefValue::get(V->getType());
1357   }
1358
1359   UndefElts = 0;
1360   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1361     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1362     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1363
1364     std::vector<Constant*> Elts;
1365     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1366       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1367         Elts.push_back(Undef);
1368         UndefElts |= (1ULL << i);
1369       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1370         Elts.push_back(Undef);
1371         UndefElts |= (1ULL << i);
1372       } else {                               // Otherwise, defined.
1373         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1374       }
1375
1376     // If we changed the constant, return it.
1377     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1378     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1379   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1380     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1381     // set to undef.
1382     
1383     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1384     // anything.
1385     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1386       return 0;
1387     
1388     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1389     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1390     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1391     std::vector<Constant*> Elts;
1392     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1393       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1394     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1395     return ConstantVector::get(Elts);
1396   }
1397   
1398   // Limit search depth.
1399   if (Depth == 10)
1400     return false;
1401
1402   // If multiple users are using the root value, procede with
1403   // simplification conservatively assuming that all elements
1404   // are needed.
1405   if (!V->hasOneUse()) {
1406     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1407     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1408     // the main instcombine process.
1409     if (Depth != 0)
1410       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1411       return false;
1412
1413     // Conservatively assume that all elements are needed.
1414     DemandedElts = EltMask;
1415   }
1416   
1417   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1418   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1419   
1420   bool MadeChange = false;
1421   uint64_t UndefElts2;
1422   Value *TmpV;
1423   switch (I->getOpcode()) {
1424   default: break;
1425     
1426   case Instruction::InsertElement: {
1427     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1428     // demand exactly the same input as we produce.
1429     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1430     if (Idx == 0) {
1431       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1432       // which elt is getting updated.
1433       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1434                                         UndefElts2, Depth+1);
1435       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1436       break;
1437     }
1438     
1439     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1440     // insertelement.
1441     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1442     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1443       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1444     
1445     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1446     // input demanded set is simpler than the output set.
1447     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1448                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1449                                       UndefElts, Depth+1);
1450     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1451
1452     // The inserted element is defined.
1453     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1454     break;
1455   }
1456   case Instruction::ShuffleVector: {
1457     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1458     uint64_t LHSVWidth =
1459       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1460     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1461     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1462       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1463         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1464         if (MaskVal != -1u) {
1465           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1466                  "shufflevector mask index out of range!");
1467           if (MaskVal < LHSVWidth)
1468             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1469           else
1470             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1471         }
1472       }
1473     }
1474
1475     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1476                                       UndefElts2, Depth+1);
1477     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1478
1479     uint64_t UndefElts3;
1480     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1481                                       UndefElts3, Depth+1);
1482     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1483
1484     bool NewUndefElts = false;
1485     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1486       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1487       if (MaskVal == -1u) {
1488         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1489         UndefElts |= NewBit;
1490       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1491         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1492         NewUndefElts |= NewBit;
1493         UndefElts |= NewBit;
1494       } else {
1495         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1496         NewUndefElts |= NewBit;
1497         UndefElts |= NewBit;
1498       }
1499     }
1500
1501     if (NewUndefElts) {
1502       // Add additional discovered undefs.
1503       std::vector<Constant*> Elts;
1504       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1505         if (UndefElts & (1ULL << i))
1506           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1507         else
1508           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1509                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1510       }
1511       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1512       MadeChange = true;
1513     }
1514     break;
1515   }
1516   case Instruction::BitCast: {
1517     // Vector->vector casts only.
1518     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1519     if (!VTy) break;
1520     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1521     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1522     unsigned Ratio;
1523
1524     if (VWidth == InVWidth) {
1525       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1526       // elements as are demanded of us.
1527       Ratio = 1;
1528       InputDemandedElts = DemandedElts;
1529     } else if (VWidth > InVWidth) {
1530       // Untested so far.
1531       break;
1532       
1533       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1534       // then an input element is live if any of the corresponding output
1535       // elements are live.
1536       Ratio = VWidth/InVWidth;
1537       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1538         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1539           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1540       }
1541     } else {
1542       // Untested so far.
1543       break;
1544       
1545       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1546       // then an input element is live if the corresponding output element is
1547       // live.
1548       Ratio = InVWidth/VWidth;
1549       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1550         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1551           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1552     }
1553     
1554     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1555     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1556                                       UndefElts2, Depth+1);
1557     if (TmpV) {
1558       I->setOperand(0, TmpV);
1559       MadeChange = true;
1560     }
1561     
1562     UndefElts = UndefElts2;
1563     if (VWidth > InVWidth) {
1564       assert(0 && "Unimp");
1565       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1566       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1567       // undef.
1568       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1569         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1570           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1571     } else if (VWidth < InVWidth) {
1572       assert(0 && "Unimp");
1573       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1574       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1575       // elements are undef.
1576       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1577       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1578         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1579           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1580     }
1581     break;
1582   }
1583   case Instruction::And:
1584   case Instruction::Or:
1585   case Instruction::Xor:
1586   case Instruction::Add:
1587   case Instruction::Sub:
1588   case Instruction::Mul:
1589     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1590     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1591                                       UndefElts, Depth+1);
1592     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1593     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1594                                       UndefElts2, Depth+1);
1595     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1596       
1597     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1598     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1599     UndefElts &= UndefElts2;
1600     break;
1601     
1602   case Instruction::Call: {
1603     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1604     if (!II) break;
1605     switch (II->getIntrinsicID()) {
1606     default: break;
1607       
1608     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1609     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1610     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1611     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1612     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1613     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1614     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1615     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1616     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1617     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1618       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1619                                         UndefElts, Depth+1);
1620       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1621       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1622                                         UndefElts2, Depth+1);
1623       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1624
1625       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1626       // scalarize it now.
1627       if (DemandedElts == 1) {
1628         switch (II->getIntrinsicID()) {
1629         default: break;
1630         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1631         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1632         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1633         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1634           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1635           Value *LHS = II->getOperand(1);
1636           Value *RHS = II->getOperand(2);
1637           // Extract the element as scalars.
1638           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1639           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1640           
1641           switch (II->getIntrinsicID()) {
1642           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1643           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1644           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1645             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1646                                                         II->getName()), *II);
1647             break;
1648           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1649           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1650             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1651                                                          II->getName()), *II);
1652             break;
1653           }
1654           
1655           Instruction *New =
1656             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1657                                       II->getName());
1658           InsertNewInstBefore(New, *II);
1659           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1660           return New;
1661         }            
1662       }
1663         
1664       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1665       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1666       UndefElts &= UndefElts2;
1667       break;
1668     }
1669     break;
1670   }
1671   }
1672   return MadeChange ? I : 0;
1673 }
1674
1675
1676 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1677 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1678 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1679 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1680 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1681 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1682 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1683 ///
1684 template<typename Functor>
1685 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1686   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1687   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1688
1689   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1690   if (F.shouldApply(LHS))
1691     return F.apply(Root);
1692
1693   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1694   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1695   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1696     // Should we apply this transform to the RHS?
1697     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1698
1699     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1700     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1701       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1702       ShouldApply = true;
1703     }
1704
1705     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1706     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1707     if (ShouldApply) {
1708       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1709       // and perform the reassociation.
1710       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1711
1712       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1713       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1714
1715       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1716       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1717       if (&Root == TmpLHSI) {
1718         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1719         return 0;
1720       }
1721       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1722       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1723       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1724       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1725       ARI = Root;
1726
1727       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1728       // get to LHSI.
1729       while (TmpLHSI != LHSI) {
1730         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1731         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1732         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1733         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1734         ARI = NextLHSI;
1735
1736         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1737         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1738         TmpLHSI = NextLHSI;
1739         ExtraOperand = NextOp;
1740       }
1741
1742       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1743       // the transformation...
1744       return F.apply(Root);
1745     }
1746
1747     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1748   }
1749   return 0;
1750 }
1751
1752 namespace {
1753
1754 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1755 struct AddRHS {
1756   Value *RHS;
1757   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1758   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1759   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1760     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1761                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1762   }
1763 };
1764
1765 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1766 //                 iff C1&C2 == 0
1767 struct AddMaskingAnd {
1768   Constant *C2;
1769   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1770   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1771     ConstantInt *C1;
1772     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1773            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1774   }
1775   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1776     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1777   }
1778 };
1779
1780 }
1781
1782 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1783                                              InstCombiner *IC) {
1784   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1785     return IC->InsertCastBefore(CI->getOpcode(), SO, I.getType(), I);
1786   }
1787
1788   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1789   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1790   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1791
1792   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1793     if (ConstIsRHS)
1794       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1795     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1796   }
1797
1798   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1799   if (!ConstIsRHS)
1800     std::swap(Op0, Op1);
1801   Instruction *New;
1802   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1803     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1804   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1805     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1806                           SO->getName()+".cmp");
1807   else {
1808     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1809     abort();
1810   }
1811   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1812 }
1813
1814 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1815 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1816 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1817 // not have a second operand.
1818 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1819                                      InstCombiner *IC) {
1820   // Don't modify shared select instructions
1821   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1822   Value *TV = SI->getOperand(1);
1823   Value *FV = SI->getOperand(2);
1824
1825   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1826     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1827     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1828
1829     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1830     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1831
1832     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1833                               SelectFalseVal);
1834   }
1835   return 0;
1836 }
1837
1838
1839 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1840 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1841 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1842 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1843   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1844   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1845   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1846
1847   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1848   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1849   // or if *it* is a PHI, bail out.
1850   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1851   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1852     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1853       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1854       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1855       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1856       
1857       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1858       // loop.
1859       if (NonConstBB == I.getParent())
1860         return 0;
1861     }
1862   
1863   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1864   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1865   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1866   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1867   if (NonConstBB) {
1868     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1869     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1870   }
1871
1872   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1873   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1874   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1875   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1876   NewPN->takeName(PN);
1877
1878   // Next, add all of the operands to the PHI.
1879   if (I.getNumOperands() == 2) {
1880     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1881     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1882       Value *InV = 0;
1883       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1884         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1885           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1886         else
1887           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1888       } else {
1889         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1890         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1891           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1892                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1893                                        NonConstBB->getTerminator());
1894         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1895           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1896                                 CI->getPredicate(),
1897                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1898                                 NonConstBB->getTerminator());
1899         else
1900           assert(0 && "Unknown binop!");
1901         
1902         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1903       }
1904       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1905     }
1906   } else { 
1907     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1908     const Type *RetTy = CI->getType();
1909     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1910       Value *InV;
1911       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1912         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1913       } else {
1914         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1915         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1916                                I.getType(), "phitmp", 
1917                                NonConstBB->getTerminator());
1918         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1919       }
1920       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1921     }
1922   }
1923   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1924 }
1925
1926
1927 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1928 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1929 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1930 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1931 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1932   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1933   // ones.
1934   
1935   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1936   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1937   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1938   // sign extend fine.
1939   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1940     return true;
1941   
1942   
1943   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1944   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1945   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1946   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1947   
1948   // TODO: Implement.
1949   
1950   return false;
1951 }
1952
1953
1954 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1955   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1956   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1957
1958   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1959     // X + undef -> undef
1960     if (isa<UndefValue>(RHS))
1961       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1962
1963     // X + 0 --> X
1964     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1965       if (RHSC->isNullValue())
1966         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1967     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1968       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1969                               (I.getType())->getValueAPF()))
1970         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1971     }
1972
1973     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1974       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1975       const APInt& Val = CI->getValue();
1976       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1977       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1978         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1979       
1980       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1981       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1982       if (!isa<VectorType>(I.getType()) && SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1983         return &I;
1984
1985       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
1986       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
1987         if (CI->isAllOnesValue() &&
1988             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
1989           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
1990                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
1991                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
1992     }
1993
1994     if (isa<PHINode>(LHS))
1995       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1996         return NV;
1997     
1998     ConstantInt *XorRHS = 0;
1999     Value *XorLHS = 0;
2000     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2001         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2002       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2003       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2004       
2005       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2006       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2007       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2008       do {
2009         if (TySizeBits > Size) {
2010           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2011           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2012           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2013               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2014             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2015             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2016                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2017               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2018             break;
2019           }
2020         }
2021         Size >>= 1;
2022         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2023         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2024       } while (Size >= 1);
2025       
2026       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2027       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2028       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2029       // that the back ends can handle.
2030       const Type *MiddleType = 0;
2031       switch (Size) {
2032         default: break;
2033         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2034         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2035         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2036       }
2037       if (MiddleType) {
2038         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2039         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2040         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2041       }
2042     }
2043   }
2044
2045   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2046     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2047
2048   // X + X --> X << 1
2049   if (I.getType()->isInteger()) {
2050     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2051
2052     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2053       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2054         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2055           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2056     }
2057     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2058       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2059         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2060           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2061     }
2062   }
2063
2064   // -A + B  -->  B - A
2065   // -A + -B  -->  -(A + B)
2066   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2067     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2068       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2069         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2070         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2071         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2072       }
2073     }
2074     
2075     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2076   }
2077
2078   // A + -B  -->  A - B
2079   if (!isa<Constant>(RHS))
2080     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2081       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2082
2083
2084   ConstantInt *C2;
2085   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2086     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2087       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2088
2089     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2090     ConstantInt *C1;
2091     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2092       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2093   }
2094
2095   // X + X*C --> X * (C+1)
2096   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2097     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2098
2099   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2100   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2101     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2102   
2103
2104   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2105   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2106     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2107       return R;
2108   
2109   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2110   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2111     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2112     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2113     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2114     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2115     if (LHSKnownZero != 0) {
2116       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2117       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2118       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2119       
2120       // No bits in common -> bitwise or.
2121       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2122         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2123     }
2124   }
2125
2126   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2127   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2128     Value *W, *X, *Y, *Z;
2129     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2130         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2131       if (W != Y) {
2132         if (W == Z) {
2133           std::swap(Y, Z);
2134         } else if (Y == X) {
2135           std::swap(W, X);
2136         } else if (X == Z) {
2137           std::swap(Y, Z);
2138           std::swap(W, X);
2139         }
2140       }
2141
2142       if (W == Y) {
2143         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2144                                                             LHS->getName()), I);
2145         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2146       }
2147     }
2148   }
2149
2150   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2151     Value *X = 0;
2152     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2153       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2154
2155     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2156     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2157       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2158       if (Anded == CRHS) {
2159         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2160         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2161         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2162
2163         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2164         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2165
2166         // See if the and mask includes all of these bits.
2167         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2168
2169         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2170           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2171           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2172                                                             LHS->getName()), I);
2173           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2174         }
2175       }
2176     }
2177
2178     // Try to fold constant add into select arguments.
2179     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2180       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2181         return R;
2182   }
2183
2184   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2185   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2186   {
2187     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2188     Value *Other = RHS;
2189     if (!CI) {
2190       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2191       Other = LHS;
2192     }
2193     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2194         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2195          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2196         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2197       unsigned AS =
2198         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2199       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2200                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2201       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2202       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2203     }
2204   }
2205   
2206   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2207   {
2208     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2209     Value *A = RHS;
2210     if (!SI) {
2211       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2212       A = LHS;
2213     }
2214     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2215       Value *TV = SI->getTrueValue();
2216       Value *FV = SI->getFalseValue();
2217       Value *N;
2218
2219       // Can we fold the add into the argument of the select?
2220       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2221       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2222         // Fold the add into the true select value.
2223         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2224       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2225         // Fold the add into the false select value.
2226         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2227     }
2228   }
2229   
2230   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2231   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2232     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2233       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2234
2235   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2236   // integer add followed by a sext.
2237   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2238     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2239     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2240       Constant *CI = 
2241         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2242       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2243           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2244           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2245         // Insert the new, smaller add.
2246         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2247                                                         CI, "addconv");
2248         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2249         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2250       }
2251     }
2252     
2253     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2254     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2255       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2256       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2257       // integer add will not overflow.
2258       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2259           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2260           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2261                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2262         // Insert the new integer add.
2263         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2264                                                         RHSConv->getOperand(0),
2265                                                         "addconv");
2266         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2267         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2268       }
2269     }
2270   }
2271   
2272   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2273   // integer add followed by a promotion.
2274   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2275     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2276     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2277     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2278     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2279     // instcombined.
2280     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2281       Constant *CI = 
2282       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2283       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2284           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2285           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2286         // Insert the new integer add.
2287         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2288                                                         CI, "addconv");
2289         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2290         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2291       }
2292     }
2293     
2294     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2295     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2296       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2297       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2298       // and if the integer add will not overflow.
2299       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2300           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2301           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2302                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2303         // Insert the new integer add.
2304         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2305                                                         RHSConv->getOperand(0),
2306                                                         "addconv");
2307         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2308         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2309       }
2310     }
2311   }
2312   
2313   return Changed ? &I : 0;
2314 }
2315
2316 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2317   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2318
2319   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2320       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2321     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2322
2323   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2324   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2325     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2326
2327   if (isa<UndefValue>(Op0))
2328     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2329   if (isa<UndefValue>(Op1))
2330     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2331
2332   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2333     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2334     if (C->isAllOnesValue())
2335       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2336
2337     // C - ~X == X + (1+C)
2338     Value *X = 0;
2339     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2340       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2341
2342     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2343     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2344     if (C->isZero()) {
2345       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2346         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2347           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2348             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2349             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2350                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2351               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2352               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2353                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2354             }
2355           }
2356         }
2357         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2358           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2359             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2360             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2361                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2362               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2363               return BinaryOperator::CreateLShr(
2364                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2365             }
2366           }
2367         }
2368       }
2369     }
2370
2371     // Try to fold constant sub into select arguments.
2372     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2373       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2374         return R;
2375   }
2376
2377   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2378     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2379
2380   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2381     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2382         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2383       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2384         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2385       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2386         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2387       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2388         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2389           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2390           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2391                                            Op1I->getOperand(0));
2392       }
2393     }
2394
2395     if (Op1I->hasOneUse()) {
2396       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2397       // is not used by anyone else...
2398       //
2399       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2400           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2401         // Swap the two operands of the subexpr...
2402         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2403         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2404         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2405
2406         // Create the new top level add instruction...
2407         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2408       }
2409
2410       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2411       //
2412       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2413           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2414         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2415
2416         Value *NewNot =
2417           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2418         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2419       }
2420
2421       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2422       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2423         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2424           if (CSI->isZero())
2425             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2426               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2427                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2428
2429       // X - X*C --> X * (1-C)
2430       ConstantInt *C2 = 0;
2431       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2432         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2433         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2434       }
2435     }
2436   }
2437
2438   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2439     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2440       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2441         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2442           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2443         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2444           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2445       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2446         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2447           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2448       }
2449     }
2450
2451   ConstantInt *C1;
2452   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2453     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2454       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2455
2456     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2457     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2458       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2459   }
2460   return 0;
2461 }
2462
2463 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2464 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2465 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2466 /// signed.
2467 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2468                            bool &TrueIfSigned) {
2469   switch (pred) {
2470   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2471     TrueIfSigned = true;
2472     return RHS->isZero();
2473   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2474     TrueIfSigned = true;
2475     return RHS->isAllOnesValue();
2476   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2477     TrueIfSigned = false;
2478     return RHS->isAllOnesValue();
2479   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2480     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2481     TrueIfSigned = true;
2482     return RHS->getValue() ==
2483       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2484   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2485     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2486     TrueIfSigned = true;
2487     return RHS->getValue().isSignBit();
2488   default:
2489     return false;
2490   }
2491 }
2492
2493 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2494   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2495   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2496
2497   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2498     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2499
2500   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2501   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2502     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2503
2504       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2505       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2506         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2507           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2508             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2509                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2510
2511       if (CI->isZero())
2512         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2513       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2514         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2515       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2516         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2517
2518       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2519       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2520         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2521                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2522       }
2523     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2524       if (Op1F->isNullValue())
2525         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2526
2527       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2528       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2529       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2530         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2531     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2532       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2533         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2534
2535       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2536         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2537           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2538
2539         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2540         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2541           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2542             if (F->isExactlyValue(1.0))
2543               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2544           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2545             if (CI->equalsInt(1))
2546               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2547         }
2548       }
2549     }
2550     
2551     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2552       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2553           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2554         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2555         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2556                                                      Op1, "tmp");
2557         InsertNewInstBefore(Add, I);
2558         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2559                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2560         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2561         
2562       }
2563
2564     // Try to fold constant mul into select arguments.
2565     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2566       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2567         return R;
2568
2569     if (isa<PHINode>(Op0))
2570       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2571         return NV;
2572   }
2573
2574   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2575     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2576       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2577
2578   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2579   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2580   {
2581     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2582     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2583     if (!BO ||
2584         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2585          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2586       Op1 = Op0;
2587       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2588     }
2589     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2590     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2591         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2592         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2593          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2594       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2595
2596       Instruction *Rem;
2597       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2598         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2599       else
2600         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2601
2602       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2603       Rem->takeName(BO);
2604
2605       if (Op1BO == Op1)
2606         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2607       else
2608         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2609     }
2610   }
2611
2612   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2613     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2614
2615   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2616   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2617   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2618   // formed.
2619   CastInst *BoolCast = 0;
2620   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2621     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2622       BoolCast = CI;
2623   if (!BoolCast)
2624     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2625       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2626         BoolCast = CI;
2627   if (BoolCast) {
2628     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2629       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2630       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2631       bool TIS = false;
2632       
2633       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2634       // multiply into a shift/and combination.
2635       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2636           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2637           TIS) {
2638         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2639         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2640                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2641         Value *V =
2642           InsertNewInstBefore(
2643             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2644                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2645                                             ".mask"), I);
2646
2647         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2648         // or truncate to the multiply type.
2649         if (I.getType() != V->getType()) {
2650           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2651           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2652           Instruction::CastOps opcode = 
2653             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2654              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2655           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2656         }
2657
2658         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2659         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2660       }
2661     }
2662   }
2663
2664   return Changed ? &I : 0;
2665 }
2666
2667 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2668 /// instruction.
2669 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2670   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2671   
2672   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2673   int NonNullOperand = -1;
2674   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2675     if (ST->isNullValue())
2676       NonNullOperand = 2;
2677   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2678   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2679     if (ST->isNullValue())
2680       NonNullOperand = 1;
2681   
2682   if (NonNullOperand == -1)
2683     return false;
2684   
2685   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2686   
2687   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2688   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2689   
2690   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2691   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2692   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2693   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2694   // propagate a known value of the condition into its other users.
2695   
2696   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2697   // early exit.
2698   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2699     return true;
2700   
2701   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2702   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2703   
2704   while (BBI != BBFront) {
2705     --BBI;
2706     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2707     // information from below it cannot be propagated above it.
2708     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2709       break;
2710     
2711     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2712     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2713          I != E; ++I) {
2714       if (*I == SI) {
2715         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2716         AddToWorkList(BBI);
2717       } else if (*I == SelectCond) {
2718         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2719                                    ConstantInt::getFalse();
2720         AddToWorkList(BBI);
2721       }
2722     }
2723     
2724     // If we past the instruction, quit looking for it.
2725     if (&*BBI == SI)
2726       SI = 0;
2727     if (&*BBI == SelectCond)
2728       SelectCond = 0;
2729     
2730     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2731     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2732       break;
2733     
2734   }
2735   return true;
2736 }
2737
2738
2739 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2740 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2741 /// used by the visitors to those instructions.
2742 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2743 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2744   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2745
2746   // undef / X -> 0        for integer.
2747   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2748   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2749     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2750       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2751     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2752   }
2753
2754   // X / undef -> undef
2755   if (isa<UndefValue>(Op1))
2756     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2757
2758   return 0;
2759 }
2760
2761 /// This function implements the transforms common to both integer division
2762 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2763 /// division instructions.
2764 /// @brief Common integer divide transforms
2765 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2766   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2767
2768   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2769   if (Op0 == Op1) {
2770     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2771       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2772       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2773       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2774     }
2775
2776     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2777     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2778   }
2779   
2780   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2781     return Common;
2782   
2783   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2784   // This does not apply for fdiv.
2785   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2786     return &I;
2787
2788   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2789     // div X, 1 == X
2790     if (RHS->equalsInt(1))
2791       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2792
2793     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2794     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2795       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2796         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2797           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2798             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2799           else 
2800             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2801                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2802         }
2803
2804     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2805       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2806         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2807           return R;
2808       if (isa<PHINode>(Op0))
2809         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2810           return NV;
2811     }
2812   }
2813
2814   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2815   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2816     if (LHS->equalsInt(0))
2817       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2818
2819   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2820   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2821     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2822
2823   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2824     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2825       // div X, 1 == X
2826       if (X->isOne())
2827         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2828   }
2829
2830   return 0;
2831 }
2832
2833 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2834   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2835
2836   // Handle the integer div common cases
2837   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2838     return Common;
2839
2840   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2841     // X udiv C^2 -> X >> C
2842     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2843     // if so, convert to a right shift.
2844     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2845       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2846                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2847
2848     // X udiv C, where C >= signbit
2849     if (C->getValue().isNegative()) {
2850       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2851                                       I);
2852       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2853                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2854     }
2855   }
2856
2857   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2858   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2859     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2860         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2861       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2862       if (C1.isPowerOf2()) {
2863         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2864         const Type *NTy = N->getType();
2865         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2866           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2867           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2868         }
2869         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2870       }
2871     }
2872   }
2873   
2874   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2875   // where C1&C2 are powers of two.
2876   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2877     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2878       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2879         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2880         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2881           // Compute the shift amounts
2882           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2883           // Construct the "on true" case of the select
2884           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2885           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2886                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2887           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2888   
2889           // Construct the "on false" case of the select
2890           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2891           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2892                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2893           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2894
2895           // construct the select instruction and return it.
2896           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2897         }
2898       }
2899   return 0;
2900 }
2901
2902 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2903   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2904
2905   // Handle the integer div common cases
2906   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2907     return Common;
2908
2909   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2910     // sdiv X, -1 == -X
2911     if (RHS->isAllOnesValue())
2912       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2913   }
2914
2915   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2916   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2917   if (I.getType()->isInteger()) {
2918     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2919     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2920       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2921       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2922     }
2923   }      
2924   
2925   return 0;
2926 }
2927
2928 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2929   return commonDivTransforms(I);
2930 }
2931
2932 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2933 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2934 /// is used by the visitors to those instructions.
2935 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2936 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2937   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2938
2939   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2940     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2941       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2942     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2943   }
2944   if (isa<UndefValue>(Op1))
2945     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2946
2947   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2948   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2949     return &I;
2950
2951   return 0;
2952 }
2953
2954 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2955 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2956 /// remainder instructions.
2957 /// @brief Common integer remainder transforms
2958 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2959   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2960
2961   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2962     return common;
2963
2964   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2965   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2966     if (LHS->isNullValue())
2967       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2968
2969   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2970     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2971     if (RHS->equalsInt(0))
2972       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2973     
2974     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2975       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2976
2977     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2978       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2979         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2980           return R;
2981       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2982         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2983           return NV;
2984       }
2985
2986       // See if we can fold away this rem instruction.
2987       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2988         return &I;
2989     }
2990   }
2991
2992   return 0;
2993 }
2994
2995 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2996   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2997
2998   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2999     return common;
3000   
3001   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3002     // X urem C^2 -> X and C
3003     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3004     // if so, convert to a bitwise and.
3005     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3006       if (C->getValue().isPowerOf2())
3007         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3008   }
3009
3010   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3011     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3012     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3013         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3014       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3015         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3016         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3017                                                                    "tmp"), I);
3018         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3019       }
3020     }
3021   }
3022
3023   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3024   // where C1&C2 are powers of two.
3025   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3026     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3027       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3028         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3029         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3030             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3031           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3032             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3033           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3034             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3035           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3036         }
3037       }
3038   }
3039   
3040   return 0;
3041 }
3042
3043 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3044   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3045
3046   // Handle the integer rem common cases
3047   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3048     return common;
3049   
3050   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3051     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3052         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3053          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3054       // X % -Y -> X % Y
3055       AddUsesToWorkList(I);
3056       I.setOperand(1, RHSNeg);
3057       return &I;
3058     }
3059
3060   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3061   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3062   if (I.getType()->isInteger()) {
3063     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3064     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3065       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3066       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3067     }
3068   }
3069
3070   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3071   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3072     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3073
3074     bool hasNegative = false;
3075     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3076       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3077         if (RHS->getValue().isNegative())
3078           hasNegative = true;
3079
3080     if (hasNegative) {
3081       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3082       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3083         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3084           if (RHS->getValue().isNegative())
3085             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3086           else
3087             Elts[i] = RHS;
3088         }
3089       }
3090
3091       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3092       if (NewRHSV != RHSV) {
3093         AddUsesToWorkList(I);
3094         I.setOperand(1, NewRHSV);
3095         return &I;
3096       }
3097     }
3098   }
3099
3100   return 0;
3101 }
3102
3103 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3104   return commonRemTransforms(I);
3105 }
3106
3107 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3108 // constant.
3109 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3110   return CI->getValue().isPowerOf2();
3111 }
3112
3113 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3114 // This is the same as lowones(~X).
3115 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3116   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3117 }
3118
3119 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3120 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3121 ///
3122 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3123 ///
3124 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3125 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3126 ///
3127 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3128 ///   0  A > B
3129 ///   1  A == B
3130 ///   2  A < B
3131 ///
3132 /// <=>  Value  Definition
3133 /// 000     0   Always false
3134 /// 001     1   A >  B
3135 /// 010     2   A == B
3136 /// 011     3   A >= B
3137 /// 100     4   A <  B
3138 /// 101     5   A != B
3139 /// 110     6   A <= B
3140 /// 111     7   Always true
3141 ///  
3142 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3143   switch (ICI->getPredicate()) {
3144     // False -> 0
3145   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3146   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3147   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3148   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3149   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3150   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3151   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3152   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3153   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3154   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3155     // True -> 7
3156   default:
3157     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3158     return 0;
3159   }
3160 }
3161
3162 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3163 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3164 /// predicate by reference.
3165 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3166   isOrdered = false;
3167   switch (CC) {
3168   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3169   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3170   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3171   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3172   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3173   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3174   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3175   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3176   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3177   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3178   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3179   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3180   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3181   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3182     // True -> 7
3183   default:
3184     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3185     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3186     return 0;
3187   }
3188 }
3189
3190 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3191 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3192 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3193 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3194 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3195   switch (code) {
3196   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3197   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3198   case  1: 
3199     if (sign)
3200       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3201     else
3202       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3203   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3204   case  3: 
3205     if (sign)
3206       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3207     else
3208       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3209   case  4: 
3210     if (sign)
3211       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3212     else
3213       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3214   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3215   case  6: 
3216     if (sign)
3217       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3218     else
3219       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3220   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3221   }
3222 }
3223
3224 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3225 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3226 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3227 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3228                            Value *LHS, Value *RHS) {
3229   switch (code) {
3230   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3231   case  0:
3232     if (isordered)
3233       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3234     else
3235       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3236   case  1: 
3237     if (isordered)
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3239     else
3240       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3241   case  2: 
3242     if (isordered)
3243       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3244     else
3245       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3246   case  3: 
3247     if (isordered)
3248       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3249     else
3250       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3251   case  4: 
3252     if (isordered)
3253       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3254     else
3255       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3256   case  5: 
3257     if (isordered)
3258       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3259     else
3260       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3261   case  6: 
3262     if (isordered)
3263       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3264     else
3265       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3266   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3267   }
3268 }
3269
3270 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3271 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3272 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3273   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3274          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3275          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3276 }
3277
3278 namespace { 
3279 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3280 struct FoldICmpLogical {
3281   InstCombiner &IC;
3282   Value *LHS, *RHS;
3283   ICmpInst::Predicate pred;
3284   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3285     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3286       pred(ICI->getPredicate()) {}
3287   bool shouldApply(Value *V) const {
3288     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3289       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3290         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3291                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3292     return false;
3293   }
3294   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3295     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3296     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3297       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3298       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3299     }
3300
3301     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3302     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3303     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3304     unsigned Code;
3305     switch (Log.getOpcode()) {
3306     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3307     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3308     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3309     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3310     }
3311
3312     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3313                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3314       
3315     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3316     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3317       return I;
3318     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3319     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3320   }
3321 };
3322 } // end anonymous namespace
3323
3324 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3325 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3326 // guaranteed to be a binary operator.
3327 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3328                                     ConstantInt *OpRHS,
3329                                     ConstantInt *AndRHS,
3330                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3331   Value *X = Op->getOperand(0);
3332   Constant *Together = 0;
3333   if (!Op->isShift())
3334     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3335
3336   switch (Op->getOpcode()) {
3337   case Instruction::Xor:
3338     if (Op->hasOneUse()) {
3339       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3340       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3341       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3342       And->takeName(Op);
3343       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3344     }
3345     break;
3346   case Instruction::Or:
3347     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3348       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3349
3350     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3351       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3352       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3353       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3354       Or->takeName(Op);
3355       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3356     }
3357     break;
3358   case Instruction::Add:
3359     if (Op->hasOneUse()) {
3360       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3361       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3362       // single bit constant.
3363       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3364
3365       // If there is only one bit set...
3366       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3367         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3368         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3369         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3370         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3371
3372         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3373         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3374           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3375           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3376           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3377           // no effect.
3378           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3379             TheAnd.setOperand(0, X);
3380             return &TheAnd;
3381           } else {
3382             // Pull the XOR out of the AND.
3383             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3384             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3385             NewAnd->takeName(Op);
3386             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3387           }
3388         }
3389       }
3390     }
3391     break;
3392
3393   case Instruction::Shl: {
3394     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3395     // the anded constant includes them, clear them now!
3396     //
3397     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3398     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3399     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3400     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3401
3402     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3403     // Masking out bits that the shift already masks
3404       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3405     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3406       TheAnd.setOperand(1, CI);
3407       return &TheAnd;
3408     }
3409     break;
3410   }
3411   case Instruction::LShr:
3412   {
3413     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3414     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3415     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3416     //
3417     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3418     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3419     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3420     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3421
3422     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3423     // Masking out bits that the shift already masks.
3424       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3425     } else if (CI != AndRHS) {
3426       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3427       return &TheAnd;
3428     }
3429     break;
3430   }
3431   case Instruction::AShr:
3432     // Signed shr.
3433     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3434     // with an and.
3435     if (Op->hasOneUse()) {
3436       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3437       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3438       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3439       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3440       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3441         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3442         // Make the argument unsigned.
3443         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3444         ShVal = InsertNewInstBefore(
3445             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3446                                    Op->getName()), TheAnd);
3447         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3448       }
3449     }
3450     break;
3451   }
3452   return 0;
3453 }
3454
3455
3456 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3457 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3458 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3459 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3460 /// insert new instructions.
3461 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3462                                            bool isSigned, bool Inside, 
3463                                            Instruction &IB) {
3464   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3465             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3466          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3467     
3468   if (Inside) {
3469     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3470       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3471
3472     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3473     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3474       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3475         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3476       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3477     }
3478
3479     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3480     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3481     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3482     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3483     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3484     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3485   }
3486
3487   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3488     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3489
3490   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3491   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3492   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3493     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3494         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3495     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3496   }
3497
3498   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3499   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3500   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3501   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3502   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3503   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3504   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3505 }
3506
3507 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3508 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3509 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3510 // not, since all 1s are not contiguous.
3511 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3512   const APInt& V = Val->getValue();
3513   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3514   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3515
3516   // look for the first zero bit after the run of ones
3517   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3518   // look for the first non-zero bit
3519   ME = V.getActiveBits(); 
3520   return true;
3521 }
3522
3523 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3524 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3525 /// the following xforms:
3526 /// 
3527 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3528 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3529 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3530 ///
3531 /// return (A +/- B).
3532 ///
3533 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3534                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3535                                         Instruction &I) {
3536   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3537   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3538       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3539
3540   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3541
3542   switch (LHSI->getOpcode()) {
3543   default: return 0;
3544   case Instruction::And:
3545     if (And(N, Mask) == Mask) {
3546       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3547       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3548            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3549           Mask->getValue().getBitWidth())
3550         break;
3551
3552       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3553       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3554       // is all N is, ignore it.
3555       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3556       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3557         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3558         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3559         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3560           break;
3561       }
3562     }
3563     return 0;
3564   case Instruction::Or:
3565   case Instruction::Xor:
3566     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3567     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3568          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3569         && And(N, Mask)->isZero())
3570       break;
3571     return 0;
3572   }
3573   
3574   Instruction *New;
3575   if (isSub)
3576     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3577   else
3578     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3579   return InsertNewInstBefore(New, I);
3580 }
3581
3582 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3583 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3584                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3585   Value *Val, *Val2;
3586   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3587   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3588   
3589   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3590   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3591       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3592     return 0;
3593   
3594   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3595   // where C is a power of 2
3596   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3597       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3598     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3599     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3600     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3601   }
3602   
3603   // From here on, we only handle:
3604   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3605   if (Val != Val2) return 0;
3606   
3607   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3608   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3609       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3610       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3611       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3612     return 0;
3613   
3614   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3615   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3616     return 0;
3617     
3618   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3619   bool ShouldSwap;
3620   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3621       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3622        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3623     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3624   else
3625     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3626     
3627   if (ShouldSwap) {
3628     std::swap(LHS, RHS);
3629     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3630     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3631   }
3632
3633   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3634   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3635   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3636   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3637   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3638   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3639   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3640
3641   switch (LHSCC) {
3642   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3643   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3644     switch (RHSCC) {
3645     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3646     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3647     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3648     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3649       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3650     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3651     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3652     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3653       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3654     }
3655   case ICmpInst::ICMP_NE:
3656     switch (RHSCC) {
3657     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3658     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3659       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3660         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3661       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3662     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3663       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3664         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3665       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3666     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3667     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3668     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3669       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3670     case ICmpInst::ICMP_NE:
3671       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3672         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3673         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3674                                                      Val->getName()+".off");
3675         InsertNewInstBefore(Add, I);
3676         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3677                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3678       }
3679       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3680     }
3681     break;
3682   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3683     switch (RHSCC) {
3684     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3685     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3686     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3687       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3688     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3689       break;
3690     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3691     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3692       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3693     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3694       break;
3695     }
3696     break;
3697   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3698     switch (RHSCC) {
3699     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3700     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3701     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3702       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3703     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3704       break;
3705     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3706     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3707       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3708     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3709       break;
3710     }
3711     break;
3712   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3713     switch (RHSCC) {
3714     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3715     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3716     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3717       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3718     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3719       break;
3720     case ICmpInst::ICMP_NE:
3721       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3722         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3723       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3724     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3725       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3726     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3727       break;
3728     }
3729     break;
3730   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3731     switch (RHSCC) {
3732     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3733     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3734     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3735       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3736     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3737       break;
3738     case ICmpInst::ICMP_NE:
3739       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3740         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3741       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3742     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3743       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3744     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3745       break;
3746     }
3747     break;
3748   }
3749  
3750   return 0;
3751 }
3752
3753
3754 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3755   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3756   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3757
3758   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3759     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3760
3761   // and X, X = X
3762   if (Op0 == Op1)
3763     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3764
3765   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3766   // purpose is to compute bits we don't care about.
3767   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3768     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3769       return &I;
3770   } else {
3771     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3772       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3773         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3774     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3775       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3776     }
3777   }
3778   
3779   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3780     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3781     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3782
3783     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3784     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3785       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3786       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3787       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3788       switch (Op0I->getOpcode()) {
3789       case Instruction::Xor:
3790       case Instruction::Or:
3791         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3792         if (Op0I->hasOneUse()) {
3793           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3794             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3795             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3796                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3797             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3798             return BinaryOperator::Create(
3799                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3800           }
3801           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3802               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3803             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3804             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3805                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3806             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3807             return BinaryOperator::Create(
3808                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3809           }
3810         }
3811
3812         break;
3813       case Instruction::Add:
3814         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3815         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3816         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3817         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3818           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3819         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3820           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3821         break;
3822
3823       case Instruction::Sub:
3824         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3825         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3826         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3827         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3828           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3829
3830         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3831         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3832         if (Op0I->hasOneUse()) {
3833           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3834           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3835           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3836
3837           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3838           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3839               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3840             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3841             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3842             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3843           }
3844         }
3845         break;
3846
3847       case Instruction::Shl:
3848       case Instruction::LShr:
3849         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3850         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3851         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3852           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3853                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3854           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3855           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3856         }
3857         break;
3858       }
3859
3860       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3861         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3862           return Res;
3863     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3864       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3865       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3866       // frequently occurs for bitfield accesses.
3867       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3868         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3869             CastOp->getNumOperands() == 2)
3870           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3871             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3872               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3873               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3874               // This will fold the two constants together, which may allow 
3875               // other simplifications.
3876               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3877                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3878                 CastOp->getName()+".shrunk");
3879               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3880               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3881               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3882               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3883               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3884             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3885               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3886               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3887               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3888               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3889                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3890             }
3891           }
3892       }
3893     }
3894
3895     // Try to fold constant and into select arguments.
3896     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3897       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3898         return R;
3899     if (isa<PHINode>(Op0))
3900       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3901         return NV;
3902   }
3903
3904   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3905   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3906
3907   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3908     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3909
3910   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3911   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3912     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3913                                                I.getName()+".demorgan");
3914     InsertNewInstBefore(Or, I);
3915     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3916   }
3917   
3918   {
3919     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3920     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3921       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3922         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3923     
3924       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3925       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3926         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3927           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3928       }
3929     }
3930     
3931     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3932       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3933         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3934
3935       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3936       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3937         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3938           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3939       }
3940     }
3941     
3942     if (Op0->hasOneUse() &&
3943         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3944       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3945         I.swapOperands();     // Simplify below
3946         std::swap(Op0, Op1);
3947       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3948         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3949         I.swapOperands();     // Simplify below
3950         std::swap(Op0, Op1);
3951       }
3952     }
3953
3954     if (Op1->hasOneUse() &&
3955         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3956       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3957         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3958         std::swap(A, B);
3959       }
3960       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3961         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3962         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3963         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3964       }
3965     }
3966
3967     // (A&((~A)|B)) -> A&B
3968     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
3969         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
3970       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
3971     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
3972         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
3973       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
3974   }
3975   
3976   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3977     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3978     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3979       return R;
3980
3981     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3982       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3983         return Res;
3984   }
3985
3986   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3987   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3988     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3989       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3990         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3991         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3992             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3993             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3994                               I.getType(), TD) &&
3995             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3996                               I.getType(), TD)) {
3997           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3998                                                          Op1C->getOperand(0),
3999                                                          I.getName());
4000           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4001           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4002         }
4003       }
4004     
4005   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4006   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4007     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4008       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4009           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4010           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4011         Instruction *NewOp =
4012           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4013                                                         SI1->getOperand(0),
4014                                                         SI0->getName()), I);
4015         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4016                                       SI1->getOperand(1));
4017       }
4018   }
4019
4020   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4021   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4022     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4023       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4024           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4025         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4026         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4027           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4028             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4029             // false.
4030             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4031               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4032             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4033                                 RHS->getOperand(0));
4034           }
4035       } else {
4036         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4037         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4038         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4039             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4040           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4041             // Swap RHS operands to match LHS.
4042             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4043             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4044           }
4045           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4046             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4047             if (Op0CC == Op1CC)
4048               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4049             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4050                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4051               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4052             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4053               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4054             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4055               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4056             bool Op0Ordered;
4057             bool Op1Ordered;
4058             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4059             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4060             if (Op1Pred == 0) {
4061               std::swap(Op0, Op1);
4062               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4063               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4064             }
4065             if (Op0Pred == 0) {
4066               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4067               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4068               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4069                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4070               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4071               // uno && ord -> false
4072               if (!Op0Ordered)
4073                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4074               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4075               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4076                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4077             }
4078           }
4079         }
4080       }
4081     }
4082   }
4083
4084   return Changed ? &I : 0;
4085 }
4086
4087 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4088 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4089 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4090 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4091 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4092 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4093 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4094 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4095 /// match.
4096 ///
4097 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4098 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4099 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4100 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4101 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4102 /// byte of ByteValues is actually being set.
4103 ///
4104 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4105 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4106 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4107 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4108 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4109 ///
4110 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4111                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4112   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4113     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4114     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4115       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4116                                ByteValues) ||
4117              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4118                                ByteValues);
4119     }
4120   
4121     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4122     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4123     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4124       unsigned ShAmt = 
4125         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4126       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4127       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4128         return true;
4129
4130       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4131       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4132         // X << 2 -> collect(X, +2)
4133         OverallLeftShift += ByteShift;
4134         ByteMask >>= ByteShift;
4135       } else {
4136         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4137         OverallLeftShift -= ByteShift;
4138         ByteMask <<= ByteShift;
4139         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4140       }
4141
4142       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4143       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4144
4145       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4146                                ByteValues);
4147     }
4148
4149     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4150     // corresponding bytes in ByteMask.
4151     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4152         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4153       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4154       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4155       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4156       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4157       
4158       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4159         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4160         // the and mask is.
4161         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4162           continue;
4163         
4164         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4165         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4166         if (MaskB == 0) {
4167           ByteMask &= ~(1U << i);
4168           continue;
4169         }
4170         
4171         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4172         if (MaskB != Byte)
4173           return true;
4174
4175         // Otherwise, this byte is kept.
4176       }
4177
4178       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4179                                ByteValues);
4180     }
4181   }
4182   
4183   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4184   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4185   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4186   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4187   // their ultimate destination.
4188   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4189   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4190   
4191   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4192   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4193   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4194   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4195   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4196   // low part, it must be shifted left.
4197   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4198   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4199     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4200       return true;
4201   } else {
4202     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4203       return true;
4204   }
4205   
4206   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4207   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4208   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4209     return true;
4210   ByteValues[DestByteNo] = V;
4211   return false;
4212 }
4213
4214 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4215 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4216 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4217   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4218   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4219       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4220       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4221     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4222   
4223   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4224   /// defines each byte.
4225   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4226   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4227     
4228   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4229   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4230   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4231     return 0;
4232   
4233   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4234   Value *V = ByteValues[0];
4235   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4236   
4237   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4238   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4239     if (ByteValues[i] != V)
4240       return 0;
4241   const Type *Tys[] = { ITy };
4242   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4243   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4244   return CallInst::Create(F, V);
4245 }
4246
4247 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4248 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4249 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4250 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4251                                          Value *C, Value *D) {
4252   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4253   Value *Cond = 0;
4254   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4255     return 0;
4256
4257   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4258   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4259     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4260   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4261     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4262   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4263   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4264     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4265   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4266     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4267   return 0;
4268 }
4269
4270 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4271 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4272                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4273   Value *Val, *Val2;
4274   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4275   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4276   
4277   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4278   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4279       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4280     return 0;
4281   
4282   // From here on, we only handle:
4283   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4284   if (Val != Val2) return 0;
4285   
4286   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4287   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4288       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4289       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4290       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4291     return 0;
4292   
4293   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4294   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4295     return 0;
4296   
4297   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4298   bool ShouldSwap;
4299   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4300       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4301        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4302     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4303   else
4304     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4305   
4306   if (ShouldSwap) {
4307     std::swap(LHS, RHS);
4308     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4309     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4310   }
4311   
4312   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4313   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4314   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4315   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4316   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4317   // equal.
4318   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4319
4320   switch (LHSCC) {
4321   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4322   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4323     switch (RHSCC) {
4324     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4325     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4326       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4327         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4328         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4329                                                      Val->getName()+".off");
4330         InsertNewInstBefore(Add, I);
4331         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4332         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4333       }
4334       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4335     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4336     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4337       break;
4338     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4339     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4340     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4341       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4342     }
4343     break;
4344   case ICmpInst::ICMP_NE:
4345     switch (RHSCC) {
4346     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4347     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4348     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4349     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4350       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4351     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4352     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4353     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4354       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4355     }
4356     break;
4357   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4358     switch (RHSCC) {
4359     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4360     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4361       break;
4362     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4363       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4364       // this can cause overflow.
4365       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4366         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4367       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4368     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4369       break;
4370     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4371     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4372       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4373     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4374       break;
4375     }
4376     break;
4377   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4378     switch (RHSCC) {
4379     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4380     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4381       break;
4382     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4383       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4384       // this can cause overflow.
4385       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4386         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4387       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4388     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4389       break;
4390     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4391     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4392       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4393     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4394       break;
4395     }
4396     break;
4397   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4398     switch (RHSCC) {
4399     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4400     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4401     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4402       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4403     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4404       break;
4405     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4406     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4407       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4408     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4409       break;
4410     }
4411     break;
4412   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4413     switch (RHSCC) {
4414     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4415     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4416     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4417       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4418     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4419       break;
4420     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4421     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4422       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4423     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4424       break;
4425     }
4426     break;
4427   }
4428   return 0;
4429 }
4430
4431 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4432 ///
4433 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4434 ///
4435 /// into:
4436 /// 
4437 ///     (A & C1) | B
4438 ///
4439 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4440 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4441                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4442   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4443   if (!CI1) return 0;
4444
4445   Value *V1 = 0;
4446   ConstantInt *CI2 = 0;
4447   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4448
4449   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4450   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4451
4452   if (V1 == A || V1 == B) {
4453     Instruction *NewOp =
4454       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1), I);
4455     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4456   }
4457
4458   return 0;
4459 }
4460
4461 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4462   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4463   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4464
4465   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4466     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4467
4468   // or X, X = X
4469   if (Op0 == Op1)
4470     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4471
4472   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4473   // purpose is to compute bits we don't care about.
4474   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4475     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4476       return &I;
4477   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4478     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4479   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4480     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4481       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4482   }
4483     
4484
4485   
4486   // or X, -1 == -1
4487   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4488     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4489     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4490     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4491       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4492       InsertNewInstBefore(Or, I);
4493       Or->takeName(Op0);
4494       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4495                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4496     }
4497
4498     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4499     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4500       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4501       InsertNewInstBefore(Or, I);
4502       Or->takeName(Op0);
4503       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4504                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4505     }
4506
4507     // Try to fold constant and into select arguments.
4508     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4509       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4510         return R;
4511     if (isa<PHINode>(Op0))
4512       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4513         return NV;
4514   }
4515
4516   Value *A = 0, *B = 0;
4517   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4518
4519   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4520     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4521       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4522   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4523     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4524       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4525
4526   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4527   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4528   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4529       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4530       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4531        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4532     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4533       return BSwap;
4534   }
4535   
4536   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4537   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4538       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4539     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4540     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4541     NOr->takeName(Op0);
4542     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4543   }
4544
4545   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4546   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4547       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4548     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4549     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4550     NOr->takeName(Op0);
4551     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4552   }
4553
4554   // (A & C)|(B & D)
4555   Value *C = 0, *D = 0;
4556   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4557       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4558     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4559     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4560     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4561     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4562       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4563       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4564       // replace with V+N.
4565       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4566         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4567             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4568           // Add commutes, try both ways.
4569           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4570             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4571           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4572             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4573         }
4574         // Or commutes, try both ways.
4575         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4576             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4577           // Add commutes, try both ways.
4578           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4579             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4580           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4581             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4582         }
4583       }
4584       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4585     }
4586     
4587     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4588     // terms for V1 & (V2|V3).
4589     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4590       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4591         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4592       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4593         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4594       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4595         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4596       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4597         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4598       
4599       if (V1) {
4600         Value *Or =
4601           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4602         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4603       }
4604     }
4605
4606     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4607     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4608       return Match;
4609     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4610       return Match;
4611     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4612       return Match;
4613     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4614       return Match;
4615
4616     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4617     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4618          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4619       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4620     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4621     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4622          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4623       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4624     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4625     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4626          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4627       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4628     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4629     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4630          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4631       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4632   }
4633   
4634   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4635   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4636     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4637       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4638           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4639           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4640         Instruction *NewOp =
4641         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4642                                                      SI1->getOperand(0),
4643                                                      SI0->getName()), I);
4644         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4645                                       SI1->getOperand(1));
4646       }
4647   }
4648
4649   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4650   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4651       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4652     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4653     if (Ret) return Ret;
4654   }
4655   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4656   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4657       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4658     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4659     if (Ret) return Ret;
4660   }
4661
4662   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4663     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4664       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4665   } else {
4666     A = 0;
4667   }
4668   // Note, A is still live here!
4669   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4670     if (Op0 == B)
4671       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4672
4673     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4674     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4675       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4676                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4677       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4678     }
4679   }
4680
4681   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4682   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4683     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4684       return R;
4685
4686     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4687       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4688         return Res;
4689   }
4690     
4691   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4692   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4693     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4694       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4695         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4696             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4697           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4698           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4699               // Only do this if the casts both really cause code to be
4700               // generated.
4701               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4702                                 I.getType(), TD) &&
4703               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4704                                 I.getType(), TD)) {
4705             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4706                                                           Op1C->getOperand(0),
4707                                                           I.getName());
4708             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4709             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4710           }
4711         }
4712       }
4713   }
4714   
4715     
4716   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4717   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4718     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4719       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4720           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4721           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4722         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4723           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4724             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4725             // true.
4726             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4727               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4728             
4729             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4730             // rest.
4731             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4732                                 RHS->getOperand(0));
4733           }
4734       } else {
4735         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4736         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4737         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4738             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4739           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4740             // Swap RHS operands to match LHS.
4741             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4742             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4743           }
4744           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4745             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4746             if (Op0CC == Op1CC)
4747               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4748             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4749                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4750               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4751             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4752               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4753             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4754               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4755             bool Op0Ordered;
4756             bool Op1Ordered;
4757             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4758             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4759             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4760               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4761               // or'ed predicates.
4762               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4763                                        Op0LHS, Op0RHS);
4764               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4765                 return I;
4766               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4767               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4768             }
4769           }
4770         }
4771       }
4772     }
4773   }
4774
4775   return Changed ? &I : 0;
4776 }
4777
4778 namespace {
4779
4780 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4781 struct XorSelf {
4782   Value *RHS;
4783   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4784   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4785   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4786     return &Xor;
4787   }
4788 };
4789
4790 }
4791
4792 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4793   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4794   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4795
4796   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4797     if (isa<UndefValue>(Op0))
4798       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4799       // idiom (misuse).
4800       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4801     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4802   }
4803
4804   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4805   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4806     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4807     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4808   }
4809   
4810   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4811   // purpose is to compute bits we don't care about.
4812   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4813     if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4814       return &I;
4815   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4816     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4817   }
4818
4819   // Is this a ~ operation?
4820   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4821     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4822     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4823     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4824       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4825           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4826         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4827         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4828           Instruction *NotY =
4829             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4830                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4831           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4832           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4833             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4834           else
4835             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4836         }
4837       }
4838     }
4839   }
4840   
4841   
4842   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4843     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4844       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4845       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4846         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4847                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4848
4849       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4850         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4851                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4852     }
4853
4854     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4855     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4856       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4857         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4858           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4859           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4860             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4861                                              Op0C->getDestTy())) {
4862               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4863                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4864                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4865               NewCI->takeName(CI);
4866               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4867             }
4868           }
4869         }
4870       }
4871     }
4872
4873     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4874       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4875       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4876         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4877           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4878           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4879                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4880           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4881         }
4882           
4883       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4884         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4885           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4886           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4887             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4888             return BinaryOperator::CreateSub(
4889                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4890                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4891                                           Op0I->getOperand(0));
4892           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4893             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4894             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4895             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4896
4897           }
4898         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4899           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4900           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4901             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4902             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4903             // NewRHS.
4904             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4905             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4906                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4907             AddToWorkList(Op0I);
4908             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4909             I.setOperand(1, NewRHS);
4910             return &I;
4911           }
4912         }
4913       }
4914     }
4915
4916     // Try to fold constant and into select arguments.
4917     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4918       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4919         return R;
4920     if (isa<PHINode>(Op0))
4921       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4922         return NV;
4923   }
4924
4925   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4926     if (X == Op1)
4927       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4928
4929   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4930     if (X == Op0)
4931       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4932
4933   
4934   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4935   if (Op1I) {
4936     Value *A, *B;
4937     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4938       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4939         Op1I->swapOperands();
4940         I.swapOperands();
4941         std::swap(Op0, Op1);
4942       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4943         I.swapOperands();     // Simplified below.
4944         std::swap(Op0, Op1);
4945       }
4946     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4947       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4948     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4949       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4950     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4951       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4952         Op1I->swapOperands();
4953         std::swap(A, B);
4954       }
4955       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4956         I.swapOperands();     // Simplified below.
4957         std::swap(Op0, Op1);
4958       }
4959     }
4960   }
4961   
4962   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4963   if (Op0I) {
4964     Value *A, *B;
4965     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4966       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4967         std::swap(A, B);
4968       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4969         Instruction *NotB =
4970           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4971         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4972       }
4973     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
4974       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
4975     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
4976       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
4977     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4978       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4979         std::swap(A, B);
4980       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4981           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4982         Instruction *N =
4983           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4984         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4985       }
4986     }
4987   }
4988   
4989   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4990   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4991       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4992       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4993       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4994     Instruction *NewOp =
4995       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4996                                                     Op1I->getOperand(0),
4997                                                     Op0I->getName()), I);
4998     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4999                                   Op1I->getOperand(1));
5000   }
5001     
5002   if (Op0I && Op1I) {
5003     Value *A, *B, *C, *D;
5004     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5005     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5006         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5007       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5008         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5009     }
5010     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5011     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5012         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5013       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5014         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5015     }
5016     
5017     // (A & B)^(C & D)
5018     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5019         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5020         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5021       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5022       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5023       if (A == C)
5024         X = A, Y = B, Z = D;
5025       else if (A == D)
5026         X = A, Y = B, Z = C;
5027       else if (B == C)
5028         X = B, Y = A, Z = D;
5029       else if (B == D)
5030         X = B, Y = A, Z = C;
5031       
5032       if (X) {
5033         Instruction *NewOp =
5034         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5035         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5036       }
5037     }
5038   }
5039     
5040   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5041   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5042     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5043       return R;
5044
5045   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5046   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5047     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5048       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5049         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5050         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5051             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5052             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5053                               I.getType(), TD) &&
5054             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5055                               I.getType(), TD)) {
5056           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5057                                                          Op1C->getOperand(0),
5058                                                          I.getName());
5059           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5060           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5061         }
5062       }
5063   }
5064
5065   return Changed ? &I : 0;
5066 }
5067
5068 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5069 /// overflowed for this type.
5070 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5071                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5072   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5073
5074   if (IsSigned)
5075     if (In2->getValue().isNegative())
5076       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5077     else
5078       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5079   else
5080     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5081 }
5082
5083 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5084 /// overflowed for this type.
5085 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5086                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5087   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5088
5089   if (IsSigned)
5090     if (In2->getValue().isNegative())
5091       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5092     else
5093       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5094   else
5095     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5096 }
5097
5098 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5099 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5100 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5101 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5102   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5103   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5104   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5105   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5106
5107   // Build a mask for high order bits.
5108   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5109   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5110
5111   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5112        ++i, ++GTI) {
5113     Value *Op = *i;
5114     uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5115     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5116       if (OpC->isZero()) continue;
5117       
5118       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5119       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5120         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5121         
5122         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5123           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5124         else
5125           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5126                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5127                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5128                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5129         continue;
5130       }
5131       
5132       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5133       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5134       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5135       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5136         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5137       else {
5138         // Emit an add instruction.
5139         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5140            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5141                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5142       }
5143       continue;
5144     }
5145     // Convert to correct type.
5146     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5147       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5148         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5149       else
5150         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5151                                                  Op->getName()+".c"), I);
5152     }
5153     if (Size != 1) {
5154       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5155       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5156         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5157       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5158         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5159                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5160     }
5161
5162     // Emit an add instruction.
5163     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5164       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5165                                     cast<Constant>(Result));
5166     else
5167       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5168                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5169   }
5170   return Result;
5171 }
5172
5173
5174 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5175 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5176 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5177 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5178 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5179 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5180 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5181 ///
5182 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5183 /// 
5184 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5185                                           InstCombiner &IC) {
5186   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5187   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5188
5189   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5190   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5191   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5192   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5193   // because the expression will cross zero at the same point.
5194   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5195   int64_t Offset = 0;
5196   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5197     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5198       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5199       if (CI->isZero()) continue;
5200
5201       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5202       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5203         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5204       } else {
5205         uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5206         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5207       }
5208     } else {
5209       // Found our variable index.
5210       break;
5211     }
5212   }
5213   
5214   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5215   // evaluate it the general way.
5216   if (i == e) return 0;
5217   
5218   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5219   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5220   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5221   uint64_t VariableScale = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5222   
5223   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5224   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5225     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5226     if (!CI) return 0;
5227    
5228     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5229     if (CI->isZero()) continue;
5230     
5231     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5232     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5233       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5234     } else {
5235       uint64_t Size = TD.getTypePaddedSize(GTI.getIndexedType());
5236       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5237     }
5238   }
5239   
5240   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5241   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5242   // the index.
5243   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5244   if (Offset == 0) {
5245     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5246     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5247     // computation crosses zero.
5248     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5249       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5250                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5251     return VariableIdx;
5252   }
5253   
5254   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5255   // the pointer size, so get it.
5256   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5257   
5258   Offset &= PtrSizeMask;
5259   VariableScale &= PtrSizeMask;
5260
5261   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5262   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5263   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5264   // multiple of the variable scale.
5265   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5266   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5267     return 0;
5268
5269   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5270   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5271   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5272     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5273                                               true /*SExt*/, 
5274                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5275   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5276   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5277 }
5278
5279
5280 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5281 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5282 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5283                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5284                                        Instruction &I) {
5285   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5286
5287   // Look through bitcasts.
5288   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5289     RHS = BCI->getOperand(0);
5290
5291   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5292   if (PtrBase == RHS) {
5293     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5294     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5295     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5296     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5297     
5298     // If not, synthesize the offset the hard way.
5299     if (Offset == 0)
5300       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5301     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5302                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5303   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5304     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5305     // compare the base pointer.
5306     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5307       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5308       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5309                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5310       if (IndicesTheSame)
5311         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5312           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5313             IndicesTheSame = false;
5314             break;
5315           }
5316
5317       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5318       if (IndicesTheSame)
5319         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5320                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5321
5322       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5323       // different, bail out.
5324       return 0;
5325     }
5326
5327     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5328     bool AllZeros = true;
5329     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5330       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5331           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5332         AllZeros = false;
5333         break;
5334       }
5335     if (AllZeros)
5336       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5337                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5338
5339     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5340     AllZeros = true;
5341     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5342       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5343           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5344         AllZeros = false;
5345         break;
5346       }
5347     if (AllZeros)
5348       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5349
5350     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5351       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5352       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5353       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5354       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5355         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5356           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5357                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5358             // Irreconcilable differences.
5359             NumDifferences = 2;
5360             break;
5361           } else {
5362             if (NumDifferences++) break;
5363             DiffOperand = i;
5364           }
5365         }
5366
5367       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5368         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5369                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5370                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5371
5372       else if (NumDifferences == 1) {
5373         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5374         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5375         // Make sure we do a signed comparison here.
5376         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5377       }
5378     }
5379
5380     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5381     // the result to fold to a constant!
5382     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5383         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5384       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5385       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5386       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5387       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5388     }
5389   }
5390   return 0;
5391 }
5392
5393 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5394 ///
5395 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5396                                                 Instruction *LHSI,
5397                                                 Constant *RHSC) {
5398   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5399   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5400   
5401   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5402   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5403   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5404   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5405   
5406   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5407   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5408   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5409   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5410   
5411   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5412   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5413   if (LHSUnsigned)
5414     ++InputSize;
5415   
5416   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5417   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5418     return 0;
5419   
5420   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5421   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5422   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5423   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5424   
5425   ICmpInst::Predicate Pred;
5426   switch (I.getPredicate()) {
5427   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5428   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5429   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5430     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5431     break;
5432   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5433   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5434     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5435     break;
5436   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5437   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5438     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5439     break;
5440   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5441   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5442     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5443     break;
5444   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5445   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5446     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5447     break;
5448   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5449   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5450     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5451     break;
5452   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5453     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5454   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5455     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5456   }
5457   
5458   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5459   
5460   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5461   
5462   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5463   // comparing an i8 to 300.0.
5464   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5465   
5466   if (!LHSUnsigned) {
5467     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5468     // and large values.
5469     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5470     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5471                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5472     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5473       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5474           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5475         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5476       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5477     }
5478   } else {
5479     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5480     // +INF and large values.
5481     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5482     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5483                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5484     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5485       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5486           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5487         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5488       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5489     }
5490   }
5491   
5492   if (!LHSUnsigned) {
5493     // See if the RHS value is < SignedMin.
5494     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5495     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5496                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5497     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5498       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5499           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5500         return ReplaceInstUsesWith(I,ConstantInt::getTrue());
5501       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5502     }
5503   }
5504
5505   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5506   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5507   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5508   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5509   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5510   if (!RHS.isZero() &&
5511       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5512     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5513     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5514     // at this point.
5515     switch (Pred) {
5516     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5517     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5518       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5519     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5520       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5521     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5522       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5523       // (float)int <= -4.4  --> false
5524       if (RHS.isNegative())
5525         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5526       break;
5527     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5528       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5529       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5530       if (RHS.isNegative())
5531         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5532       break;
5533     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5534       // (float)int < -4.4   --> false
5535       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5536       if (RHS.isNegative())
5537         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5538       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5539       break;
5540     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5541       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5542       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5543       if (!RHS.isNegative())
5544         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5545       break;
5546     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5547       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5548       // (float)int > -4.4   --> true
5549       if (RHS.isNegative())
5550         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5551       break;
5552     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5553       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5554       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5555       if (RHS.isNegative())
5556         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5557       break;
5558     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5559       // (float)int >= -4.4   --> true
5560       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5561       if (!RHS.isNegative())
5562         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5563       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5564       break;
5565     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5566       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5567       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5568       if (!RHS.isNegative())
5569         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5570       break;
5571     }
5572   }
5573
5574   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5575   // comparison.
5576   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5577 }
5578
5579 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5580   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5581   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5582
5583   // Fold trivial predicates.
5584   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5585     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5586   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5587     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5588   
5589   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5590   if (Op0 == Op1) {
5591     switch (I.getPredicate()) {
5592     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5593     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5594     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5595     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5596       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5597     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5598     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5599     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5600       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5601       
5602     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5603     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5604     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5605     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5606       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5607       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5608       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5609       return &I;
5610       
5611     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5612     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5613     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5614     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5615       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5616       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5617       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5618       return &I;
5619     }
5620   }
5621     
5622   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5623     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5624
5625   // Handle fcmp with constant RHS
5626   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5627     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5628     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5629       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5630         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5631           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5632         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5633                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5634         // True if unordered.
5635         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5636       }
5637     }
5638     
5639     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5640       switch (LHSI->getOpcode()) {
5641       case Instruction::PHI:
5642         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5643         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5644         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5645         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5646           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5647             return NV;
5648         break;
5649       case Instruction::SIToFP:
5650       case Instruction::UIToFP:
5651         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5652           return NV;
5653         break;
5654       case Instruction::Select:
5655         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5656         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5657         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5658         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5659         if (LHSI->hasOneUse()) {
5660           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5661             // Fold the known value into the constant operand.
5662             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5663             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5664             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5665                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5666                                                       I.getName()), I);
5667           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5668             // Fold the known value into the constant operand.
5669             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5670             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5671             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5672                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5673                                                       I.getName()), I);
5674           }
5675         }
5676
5677         if (Op1)
5678           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5679         break;
5680       }
5681   }
5682
5683   return Changed ? &I : 0;
5684 }
5685
5686 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5687   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5688   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5689   const Type *Ty = Op0->getType();
5690
5691   // icmp X, X
5692   if (Op0 == Op1)
5693     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5694                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5695
5696   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5697     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5698   
5699   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5700   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5701   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5702        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5703       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5704        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5705     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5706                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5707
5708   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5709   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5710     switch (I.getPredicate()) {
5711     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5712     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5713       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5714       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5715       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5716     }
5717     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5718       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5719
5720     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5721       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5722       // FALL THROUGH
5723     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5724       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5725       InsertNewInstBefore(Not, I);
5726       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5727     }
5728     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5729       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5730       // FALL THROUGH
5731     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5732       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5733       InsertNewInstBefore(Not, I);
5734       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5735     }
5736     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5737       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5738       // FALL THROUGH
5739     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5740       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5741       InsertNewInstBefore(Not, I);
5742       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5743     }
5744     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5745       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5746       // FALL THROUGH
5747     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5748       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5749       InsertNewInstBefore(Not, I);
5750       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5751     }
5752     }
5753   }
5754
5755   // See if we are doing a comparison with a constant.
5756   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5757     Value *A, *B;
5758     
5759     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5760     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5761         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5762       // (icmp cond A B) if cond is equality
5763       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5764     }
5765     
5766     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5767     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5768     // them being folded in the code below.
5769     switch (I.getPredicate()) {
5770     default: break;
5771     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5772       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5773         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5774       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5775     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5776       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5777         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5778       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5779     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5780       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5781         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5782       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5783     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5784       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5785         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5786       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5787     }
5788     
5789     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5790     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5791     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5792     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5793     
5794     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5795     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5796     bool UnusedBit;
5797     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5798     
5799     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0), 
5800                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5801                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5802                              KnownZero, KnownOne, 0))
5803       return &I;
5804         
5805     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5806     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5807     // EQ and NE we use unsigned values.
5808     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5809     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5810       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5811     else
5812       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5813     
5814     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5815     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5816     // that code below can assume that Min != Max.
5817     if (Min == Max)
5818       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5819                                                           ConstantInt::get(Min),
5820                                                           CI));
5821     
5822     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5823     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5824     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5825     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5826     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5827     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5828       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5829         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5830       break;
5831     case ICmpInst::ICMP_NE:
5832       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5833         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5834       break;
5835     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5836       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5837         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5838       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5839         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5840       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5841         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5842       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5843         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5844         
5845       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5846       if (CI->isMinValue(true))
5847         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5848                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5849       break;
5850     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5851       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5852         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5853       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5854         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5855         
5856       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5857         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5858       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5860       
5861       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5862       if (CI->isMaxValue(true))
5863         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5864                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5865       break;
5866     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5867       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5868         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5869       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5870         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5871       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5872         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5873       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5874         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5875       break;
5876     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5877       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5878         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5879       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5880         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5881         
5882       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5883         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5884       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5885         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5886       break;
5887     }
5888   }
5889
5890   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5891   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5892   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5893   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5894   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5895   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5896   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5897   if (I.hasOneUse())
5898     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5899       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5900           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5901         return 0;
5902
5903   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5904   // can be folded into the comparison.
5905   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5906     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5907     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5908     // instruction can be folded into the icmp 
5909     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5910       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5911         return Res;
5912   }
5913
5914   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5915   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5916     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5917       switch (LHSI->getOpcode()) {
5918       case Instruction::GetElementPtr:
5919         if (RHSC->isNullValue()) {
5920           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5921           bool isAllZeros = true;
5922           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5923             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5924                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5925               isAllZeros = false;
5926               break;
5927             }
5928           if (isAllZeros)
5929             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5930                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5931         }
5932         break;
5933
5934       case Instruction::PHI:
5935         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5936         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5937         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5938         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5939           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5940             return NV;
5941         break;
5942       case Instruction::Select: {
5943         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5944         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5945         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5946         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5947         if (LHSI->hasOneUse()) {
5948           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5949             // Fold the known value into the constant operand.
5950             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5951             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5952             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5953                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5954                                                    I.getName()), I);
5955           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5956             // Fold the known value into the constant operand.
5957             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5958             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5959             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5960                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5961                                                    I.getName()), I);
5962           }
5963         }
5964
5965         if (Op1)
5966           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5967         break;
5968       }
5969       case Instruction::Malloc:
5970         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5971         // can assume it is successful and remove the malloc.
5972         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5973           AddToWorkList(LHSI);
5974           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5975                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5976         }
5977         break;
5978       }
5979   }
5980
5981   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5982   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5983     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5984       return NI;
5985   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5986     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5987                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5988       return NI;
5989
5990   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5991   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5992   // now.
5993   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5994     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5995         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5996       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5997       // operand, where it can often be eliminated completely.
5998       Op0 = CI->getOperand(0);
5999
6000       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6001       // so eliminate it as well.
6002       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6003         Op1 = CI2->getOperand(0);
6004
6005       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6006       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6007         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6008           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6009         } else {
6010           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6011           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6012         }
6013       }
6014       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6015     }
6016   }
6017   
6018   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6019     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6020     // This comes up when you have code like
6021     //   int X = A < B;
6022     //   if (X) ...
6023     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6024     // with a constant or another cast from the same type.
6025     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6026       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6027         return R;
6028   }
6029   
6030   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6031   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6032     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6033       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6034           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
6035           I.isEquality()) {
6036         switch (Op0I->getOpcode()) {
6037         default: break;
6038         case Instruction::Add:
6039         case Instruction::Sub:
6040         case Instruction::Xor:
6041           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6042           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6043                               Op1I->getOperand(0));
6044           break;
6045         case Instruction::Mul:
6046           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6047             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6048             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6049             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6050               const APInt &AP = CI->getValue();
6051               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6052                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6053                                                            AP.getBitWidth() -
6054                                                       AP.countTrailingZeros()));
6055               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6056                                                             Mask);
6057               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6058                                                             Mask);
6059               InsertNewInstBefore(And1, I);
6060               InsertNewInstBefore(And2, I);
6061               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6062             }
6063           }
6064           break;
6065         }
6066       }
6067     }
6068   }
6069   
6070   // ~x < ~y --> y < x
6071   { Value *A, *B;
6072     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6073         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6074       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6075   }
6076   
6077   if (I.isEquality()) {
6078     Value *A, *B, *C, *D;
6079     
6080     // -x == -y --> x == y
6081     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6082         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6083       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6084     
6085     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6086       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6087         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6088         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6089                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6090       }
6091
6092       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6093         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6094         ConstantInt *C1, *C2;
6095         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6096             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6097           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6098           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6099           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6100                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6101         }
6102         
6103         // A^B == A^D -> B == D
6104         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6105         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6106         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6107         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6108       }
6109     }
6110     
6111     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6112         (A == Op0 || B == Op0)) {
6113       // A == (A^B)  ->  B == 0
6114       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6115       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6116                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6117     }
6118
6119     // (A-B) == A  ->  B == 0
6120     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6121       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6122                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6123
6124     // A == (A-B)  ->  B == 0
6125     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6126       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6127                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6128     
6129     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6130     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6131         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6132         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6133       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6134       
6135       if (A == C) {
6136         X = B; Y = D; Z = A;
6137       } else if (A == D) {
6138         X = B; Y = C; Z = A;
6139       } else if (B == C) {
6140         X = A; Y = D; Z = B;
6141       } else if (B == D) {
6142         X = A; Y = C; Z = B;
6143       }
6144       
6145       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6146         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6147         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6148         I.setOperand(0, Op1);
6149         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6150         return &I;
6151       }
6152     }
6153   }
6154   return Changed ? &I : 0;
6155 }
6156
6157
6158 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6159 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6160 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6161                                           ConstantInt *DivRHS) {
6162   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6163   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6164   
6165   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6166   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6167   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6168   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6169   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6170   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6171   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6172   // if it finds it. 
6173   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6174   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6175     return 0;
6176   if (DivRHS->isZero())
6177     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6178   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6179     return 0; // The overflow computation also screws up here
6180   if (DivRHS->isOne())
6181     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6182               // with INT_MIN.
6183
6184   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6185   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6186   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6187   // instead of computing a divide. 
6188   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6189
6190   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6191   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6192   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6193   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6194                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6195
6196   // Get the ICmp opcode
6197   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6198
6199   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6200   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6201   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6202   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6203   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6204   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6205   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6206   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6207   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6208   
6209   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6210     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6211     LoBound = Prod;
6212     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6213     if (!HiOverflow)
6214       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6215   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6216     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6217       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6218       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6219       HiBound = DivRHS;
6220     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6221       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6222       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6223       if (!HiOverflow)
6224         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6225     } else {                       // (X / pos) op neg
6226       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6227       HiBound = AddOne(Prod);
6228       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6229       if (!LoOverflow) {
6230         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6231         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6232                                      true) ? -1 : 0;
6233        }
6234     }
6235   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6236     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6237       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6238       LoBound = AddOne(DivRHS);
6239       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6240       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6241         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6242         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6243       }
6244     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6245       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6246       HiBound = AddOne(Prod);
6247       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6248       if (!LoOverflow)
6249         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6250     } else {                       // (X / neg) op neg
6251       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6252       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6253       if (!HiOverflow)
6254         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6255     }
6256     
6257     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6258     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6259   }
6260
6261   Value *X = DivI->getOperand(0);
6262   switch (Pred) {
6263   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6264   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6265     if (LoOverflow && HiOverflow)
6266       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6267     else if (HiOverflow)
6268       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6269                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6270     else if (LoOverflow)
6271       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6272                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6273     else
6274       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6275   case ICmpInst::ICMP_NE:
6276     if (LoOverflow && HiOverflow)
6277       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6278     else if (HiOverflow)
6279       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6280                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6281     else if (LoOverflow)
6282       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6283                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6284     else
6285       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6286   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6287   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6288     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6289       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6290     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6291       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6292     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6293   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6294   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6295     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6296       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6297     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6298       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6299     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6300       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6301     else
6302       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6303   }
6304 }
6305
6306
6307 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6308 ///
6309 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6310                                                           Instruction *LHSI,
6311                                                           ConstantInt *RHS) {
6312   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6313   
6314   switch (LHSI->getOpcode()) {
6315   case Instruction::Trunc:
6316     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6317       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6318       // of the high bits truncated out of x are known.
6319       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6320              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6321       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6322       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6323       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6324       
6325       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6326       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6327         // Pull in the high bits from known-ones set.
6328         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6329         NewRHS.zext(SrcBits);
6330         NewRHS |= KnownOne;
6331         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6332                             ConstantInt::get(NewRHS));
6333       }
6334     }
6335     break;
6336       
6337   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6338     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6339       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6340       // fold the xor.
6341       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6342           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6343         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6344         
6345         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6346         // the operation, just stop using the Xor.
6347         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6348           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6349           AddToWorkList(LHSI);
6350           return &ICI;
6351         }
6352         
6353         // Was the old condition true if the operand is positive?
6354         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6355         
6356         // If so, the new one isn't.
6357         isTrueIfPositive ^= true;
6358         
6359         if (isTrueIfPositive)
6360           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6361         else
6362           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6363       }
6364     }
6365     break;
6366   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6367     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6368         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6369       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6370       
6371       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6372       // and/compare to be the input width without changing the value
6373       // produced, eliminating a cast.
6374       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6375         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6376         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6377         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6378         // bit would not work.
6379         if (Cast->hasOneUse() &&
6380             (ICI.isEquality() ||
6381              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6382           uint32_t BitWidth = 
6383             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6384           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6385           NewCST.zext(BitWidth);
6386           APInt NewCI = RHSV;
6387           NewCI.zext(BitWidth);
6388           Instruction *NewAnd = 
6389             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6390                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6391           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6392           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6393                               ConstantInt::get(NewCI));
6394         }
6395       }
6396       
6397       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6398       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6399       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6400       // access.
6401       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6402       if (Shift && !Shift->isShift())
6403         Shift = 0;
6404       
6405       ConstantInt *ShAmt;
6406       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6407       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6408       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6409       
6410       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6411       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6412       // rights, as they sign-extend.
6413       if (ShAmt) {
6414         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6415         if (!CanFold) {
6416           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6417           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6418           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6419           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6420           
6421           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6422           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6423                AndCST->getValue()) == 0)
6424             CanFold = true;
6425         }
6426         
6427         if (CanFold) {
6428           Constant *NewCst;
6429           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6430             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6431           else
6432             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6433           
6434           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6435           // compared.
6436           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6437             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6438             // As a special case, check to see if this means that the
6439             // result is always true or false now.
6440             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6441               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6442             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6443               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6444           } else {
6445             ICI.setOperand(1, NewCst);
6446             Constant *NewAndCST;
6447             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6448               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6449             else
6450               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6451             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6452             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6453             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6454             AddUsesToWorkList(ICI);
6455             return &ICI;
6456           }
6457         }
6458       }
6459       
6460       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6461       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6462       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6463       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6464           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6465           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6466         // Compute C << Y.
6467         Value *NS;
6468         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6469           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6470                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6471         } else {
6472           // Insert a logical shift.
6473           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6474                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6475         }
6476         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6477         
6478         // Compute X & (C << Y).
6479         Instruction *NewAnd = 
6480           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6481         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6482         
6483         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6484         return &ICI;
6485       }
6486     }
6487     break;
6488     
6489   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6490     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6491     if (!ShAmt) break;
6492     
6493     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6494     
6495     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6496     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6497     // simplified.
6498     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6499       break;
6500     
6501     if (ICI.isEquality()) {
6502       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6503       // comparison cannot succeed.
6504       Constant *Comp =
6505         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6506       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6507         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6508         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6509         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6510       }
6511       
6512       if (LHSI->hasOneUse()) {
6513         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6514         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6515         Constant *Mask =
6516           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6517         
6518         Instruction *AndI =
6519           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6520                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6521         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6522         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6523                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6524       }
6525     }
6526     
6527     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6528     bool TrueIfSigned = false;
6529     if (LHSI->hasOneUse() &&
6530         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6531       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6532       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6533                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6534       Instruction *AndI =
6535         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6536                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6537       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6538       
6539       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6540                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6541     }
6542     break;
6543   }
6544     
6545   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6546   case Instruction::AShr: {
6547     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6548     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6549     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6550
6551     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6552     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6553     // simplified.
6554     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6555     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6556       break;
6557     
6558     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6559       
6560     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6561     // comparison cannot succeed.
6562     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6563     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6564       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6565     else
6566       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6567     
6568     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6569       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6570       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6571       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6572     }
6573     
6574     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6575     // If so, we can compare against the unshifted value:
6576     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6577     if (LHSI->hasOneUse() &&
6578         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6579                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6580       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6581                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6582     }
6583       
6584     if (LHSI->hasOneUse()) {
6585       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6586       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6587       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6588       
6589       Instruction *AndI =
6590         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6591                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6592       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6593       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6594                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6595     }
6596     break;
6597   }
6598     
6599   case Instruction::SDiv:
6600   case Instruction::UDiv:
6601     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6602     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6603     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6604     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6605     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6606     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6607     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6608       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6609                                           DivRHS))
6610         return R;
6611     break;
6612
6613   case Instruction::Add:
6614     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6615
6616     if (!ICI.isEquality()) {
6617       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6618       if (!LHSC) break;
6619       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6620
6621       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6622                             .subtract(LHSV);
6623
6624       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6625         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6626           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6627                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6628         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6629           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6630                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6631         }
6632       } else {
6633         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6634           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6635                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6636         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6637           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6638                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6639         }
6640       }
6641     }
6642     break;
6643   }
6644   
6645   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6646   if (ICI.isEquality()) {
6647     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6648     
6649     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6650     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6651     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6652       switch (BO->getOpcode()) {
6653       case Instruction::SRem:
6654         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6655         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6656           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6657           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6658             Instruction *NewRem =
6659               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6660                                          BO->getName());
6661             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6662             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6663                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6664           }
6665         }
6666         break;
6667       case Instruction::Add:
6668         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6669         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6670           if (BO->hasOneUse())
6671             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6672                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6673         } else if (RHSV == 0) {
6674           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6675           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6676           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6677           
6678           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6679             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6680           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6681             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6682           else if (BO->hasOneUse()) {
6683             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6684             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6685             Neg->takeName(BO);
6686             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6687           }
6688         }
6689         break;
6690       case Instruction::Xor:
6691         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6692         // the explicit xor.
6693         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6694           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6695                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6696         
6697         // FALLTHROUGH
6698       case Instruction::Sub:
6699         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6700         if (RHSV == 0)
6701           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6702                               BO->getOperand(1));
6703         break;
6704         
6705       case Instruction::Or:
6706         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6707         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6708         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6709           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6710           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6711             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6712                                                              isICMP_NE));
6713         }
6714         break;
6715         
6716       case Instruction::And:
6717         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6718           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6719           // comparison can never succeed!
6720           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6721             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6722                                                              isICMP_NE));
6723           
6724           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6725           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6726             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6727                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6728                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6729           
6730           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6731           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6732             Value *X = BO->getOperand(0);
6733             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6734             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6735               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6736             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6737           }
6738           
6739           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6740           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6741             Value *X = BO->getOperand(0);
6742             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6743             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6744               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6745             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6746           }
6747         }
6748       default: break;
6749       }
6750     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6751       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6752       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6753         AddToWorkList(II);
6754         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6755         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6756         return &ICI;
6757       }
6758     }
6759   }
6760   return 0;
6761 }
6762
6763 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6764 /// We only handle extending casts so far.
6765 ///
6766 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6767   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6768   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6769   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6770   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6771   Value *RHSCIOp;
6772
6773   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6774   // integer type is the same size as the pointer type.
6775   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6776       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6777          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6778     Value *RHSOp = 0;
6779     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6780       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6781     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6782       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6783       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6784       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6785         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6786     }
6787
6788     if (RHSOp)
6789       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6790   }
6791   
6792   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6793   // Enforce this.
6794   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6795       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6796     return 0;
6797
6798   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6799   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6800
6801   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6802     // Not an extension from the same type?
6803     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6804     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6805       return 0;
6806     
6807     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6808     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6809     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6810       return 0;
6811
6812     // Deal with equality cases early.
6813     if (ICI.isEquality())
6814       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6815
6816     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6817     // signed comparison.
6818     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6819       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6820
6821     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6822     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6823   }
6824
6825   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6826   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6827   if (!CI)
6828     return 0;
6829
6830   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6831   // reextended to DestTy.
6832   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6833   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6834
6835   // If the re-extended constant didn't change...
6836   if (Res2 == CI) {
6837     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6838     // For example, we might have:
6839     //    %A = sext short %X to uint
6840     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6841     // It is incorrect to transform this into 
6842     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6843     // because %A may have negative value. 
6844     //
6845     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6846     // signless.
6847     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6848       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6849     return 0;
6850   }
6851
6852   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6853   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6854
6855   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6856   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6857   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6858     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6859   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6860     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6861
6862   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6863   // should have been folded away previously and not enter in here.
6864   Value *Result;
6865   if (isSignedCmp) {
6866     // We're performing a signed comparison.
6867     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6868       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6869     else
6870       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6871   } else {
6872     // We're performing an unsigned comparison.
6873     if (isSignedExt) {
6874       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6875       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6876       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6877       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6878                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6879     } else {
6880       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6881       Result = ConstantInt::getTrue();
6882     }
6883   }
6884
6885   // Finally, return the value computed.
6886   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6887       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6888     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6889
6890   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6891           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6892          "ICmp should be folded!");
6893   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6894     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6895   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6896 }
6897
6898 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6899   return commonShiftTransforms(I);
6900 }
6901
6902 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6903   return commonShiftTransforms(I);
6904 }
6905
6906 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6907   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6908     return R;
6909   
6910   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6911   
6912   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6913   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6914     if (CSI->isAllOnesValue())
6915       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6916   
6917   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6918   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6919       MaskedValueIsZero(Op0,
6920                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6921     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6922   
6923   return 0;
6924 }
6925
6926 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6927   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6928   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6929
6930   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6931   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6932   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6933       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6934     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6935   
6936   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6937     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6938       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6939     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6940       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6941   }
6942   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6943     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6944       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6945     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6946       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6947   }
6948
6949   // Try to fold constant and into select arguments.
6950   if (isa<Constant>(Op0))
6951     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6952       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6953         return R;
6954
6955   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6956     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6957       return Res;
6958   return 0;
6959 }
6960
6961 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6962                                                BinaryOperator &I) {
6963   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6964
6965   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6966   // purpose is to compute bits we don't care about.
6967   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6968   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
6969     return &I;
6970   
6971   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6972   // of a signed value.
6973   //
6974   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6975     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6976       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6977     else {
6978       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6979       return &I;
6980     }
6981   }
6982   
6983   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6984   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6985     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6986       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6987         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6988                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6989   
6990   // Try to fold constant and into select arguments.
6991   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6992     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6993       return R;
6994   if (isa<PHINode>(Op0))
6995     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6996       return NV;
6997   
6998   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6999   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7000     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7001     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7002     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7003     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7004     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7005     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7006     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7007         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7008       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7009       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7010       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7011                                                 I.getName());
7012       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7013
7014       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7015       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7016       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7017       // other xforms later if dead.
7018       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7019       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7020       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7021       
7022       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7023       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7024       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7025       // mask as appropriate.
7026       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7027         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7028       else {
7029         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7030         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7031       }
7032
7033       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7034                                                    TI->getName());
7035       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7036
7037       // Return the value truncated to the interesting size.
7038       return new TruncInst(And, I.getType());
7039     }
7040   }
7041   
7042   if (Op0->hasOneUse()) {
7043     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7044       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7045       Value *V1, *V2;
7046       ConstantInt *CC;
7047       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7048         default: break;
7049         case Instruction::Add:
7050         case Instruction::And:
7051         case Instruction::Or:
7052         case Instruction::Xor: {
7053           // These operators commute.
7054           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7055           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7056               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7057             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7058                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7059                                             Op0BO->getName());
7060             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7061             Instruction *X = 
7062               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7063                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7064             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7065             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7066             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7067                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7068           }
7069           
7070           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7071           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7072           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7073               match(Op0BOOp1, 
7074                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7075                           m_ConstantInt(CC))) &&
7076               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7077             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7078                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7079                                                      Op0BO->getName());
7080             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7081             Instruction *XM =
7082               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7083                                         V1->getName()+".mask");
7084             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7085             
7086             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7087           }
7088         }
7089           
7090         // FALL THROUGH.
7091         case Instruction::Sub: {
7092           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7093           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7094               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7095             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7096                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7097                                                      Op0BO->getName());
7098             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7099             Instruction *X =
7100               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7101                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7102             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7103             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7104             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7105                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7106           }
7107           
7108           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7109           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7110               match(Op0BO->getOperand(0),
7111                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7112                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7113               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7114                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7115             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7116                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7117                                                      Op0BO->getName());
7118             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7119             Instruction *XM =
7120               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7121                                         V1->getName()+".mask");
7122             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7123             
7124             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7125           }
7126           
7127           break;
7128         }
7129       }
7130       
7131       
7132       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7133       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7134       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7135         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7136         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7137         
7138         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7139           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7140           case Instruction::Add:
7141             isValid = isLeftShift;
7142             break;
7143           case Instruction::Or:
7144           case Instruction::Xor:
7145             highBitSet = false;
7146             break;
7147           case Instruction::And:
7148             highBitSet = true;
7149             break;
7150         }
7151         
7152         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7153         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7154         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7155         // the constant which would cause it to be modified for this
7156         // operation.
7157         //
7158         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7159           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7160         
7161         if (isValid) {
7162           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7163           
7164           Instruction *NewShift =
7165             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7166           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7167           NewShift->takeName(Op0BO);
7168           
7169           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7170                                         NewRHS);
7171         }
7172       }
7173     }
7174   }
7175   
7176   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7177   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7178   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7179     ShiftOp = 0;
7180   
7181   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7182     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7183     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7184     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7185     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7186     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7187     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7188     
7189     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7190     if (AmtSum > TypeBits)
7191       AmtSum = TypeBits;
7192     
7193     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7194     
7195     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7196     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7197       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7198                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7199     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7200                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7201       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7202       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7203     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7204                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7205       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7206       Instruction *Shift =
7207         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7208       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7209
7210       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7211       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7212     }
7213     
7214     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7215     // right.  See if the amounts are equal.
7216     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7217       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7218       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7219         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7220         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7221       }
7222       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7223       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7224         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7225         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7226       }
7227       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7228       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7229       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7230       // generators.
7231       const Type *SExtType = 0;
7232       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7233       case 1  :
7234       case 8  :
7235       case 16 :
7236       case 32 :
7237       case 64 :
7238       case 128:
7239         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7240         break;
7241       default: break;
7242       }
7243       if (SExtType) {
7244         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7245         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7246         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7247       }
7248       // Otherwise, we can't handle it yet.
7249     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7250       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7251       
7252       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7253       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7254         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7255                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7256         Instruction *Shift =
7257           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7258         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7259         
7260         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7261         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7262       }
7263       
7264       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7265       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7266         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7267         Instruction *Shift =
7268           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7269         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7270         
7271         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7272         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7273       }
7274       
7275       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7276     } else {
7277       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7278       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7279
7280       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7281       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7282         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7283                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7284         Instruction *Shift =
7285           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7286                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7287         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7288         
7289         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7290         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7291       }
7292       
7293       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7294       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7295         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7296         Instruction *Shift =
7297           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7298         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7299         
7300         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7301         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7302       }
7303       
7304       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7305     }
7306   }
7307   return 0;
7308 }
7309
7310
7311 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7312 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7313 /// X*Scale+Offset.
7314 ///
7315 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7316                                         int &Offset) {
7317   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7318   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7319     Offset = CI->getZExtValue();
7320     Scale  = 0;
7321     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7322   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7323     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7324       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7325         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7326         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7327         Offset = 0;
7328         return I->getOperand(0);
7329       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7330         // This value is scaled by 'RHS'.
7331         Scale = RHS->getZExtValue();
7332         Offset = 0;
7333         return I->getOperand(0);
7334       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7335         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7336         // where C1 is divisible by C2.
7337         unsigned SubScale;
7338         Value *SubVal = 
7339           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7340         Offset += RHS->getZExtValue();
7341         Scale = SubScale;
7342         return SubVal;
7343       }
7344     }
7345   }
7346
7347   // Otherwise, we can't look past this.
7348   Scale = 1;
7349   Offset = 0;
7350   return Val;
7351 }
7352
7353
7354 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7355 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7356 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7357                                                    AllocationInst &AI) {
7358   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7359   
7360   // Remove any uses of AI that are dead.
7361   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7362   
7363   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7364     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7365     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7366       while (UI != E && *UI == User)
7367         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7368       
7369       ++NumDeadInst;
7370       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7371       EraseInstFromFunction(*User);
7372     }
7373   }
7374   
7375   // Get the type really allocated and the type casted to.
7376   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7377   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7378   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7379
7380   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7381   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7382   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7383
7384   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7385   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7386   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7387   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7388
7389   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypePaddedSize(AllocElTy);
7390   uint64_t CastElTySize = TD->getTypePaddedSize(CastElTy);
7391   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7392
7393   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7394   // size argument.
7395   unsigned ArraySizeScale;
7396   int ArrayOffset;
7397   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7398     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7399  
7400   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7401   // do the xform.
7402   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7403       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7404
7405   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7406   Value *Amt = 0;
7407   if (Scale == 1) {
7408     Amt = NumElements;
7409   } else {
7410     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7411     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7412     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7413       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7414     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7415     else if (Scale != 1) {
7416       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7417       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7418     }
7419   }
7420   
7421   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7422     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7423     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7424     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7425   }
7426   
7427   AllocationInst *New;
7428   if (isa<MallocInst>(AI))
7429     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7430   else
7431     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7432   InsertNewInstBefore(New, AI);
7433   New->takeName(&AI);
7434   
7435   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7436   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7437   // die soon.
7438   if (!AI.hasOneUse()) {
7439     AddUsesToWorkList(AI);
7440     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7441     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7442     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7443     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7444     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7445   }
7446   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7447 }
7448
7449 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7450 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7451 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7452 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7453 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7454 ///
7455 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7456 /// extension operation if Ty is larger.
7457 ///
7458 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7459 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7460 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7461 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7462 /// efficiently truncated.
7463 ///
7464 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7465 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7466 /// the final result.
7467 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7468                                               unsigned CastOpc,
7469                                               int &NumCastsRemoved){
7470   // We can always evaluate constants in another type.
7471   if (isa<ConstantInt>(V))
7472     return true;
7473   
7474   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7475   if (!I) return false;
7476   
7477   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7478   
7479   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7480   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7481     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7482     // it, and this will remove a cast overall.
7483     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7484       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7485       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7486       // casts first.
7487       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7488         ++NumCastsRemoved;
7489       return true;
7490     }
7491   }
7492
7493   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7494   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7495   if (!I->hasOneUse()) return false;
7496
7497   unsigned Opc = I->getOpcode();
7498   switch (Opc) {
7499   case Instruction::Add:
7500   case Instruction::Sub:
7501   case Instruction::Mul:
7502   case Instruction::And:
7503   case Instruction::Or:
7504   case Instruction::Xor:
7505     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7506     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7507                                       NumCastsRemoved) &&
7508            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7509                                       NumCastsRemoved);
7510
7511   case Instruction::Shl:
7512     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7513     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7514     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7515       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7516       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7517           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7518         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7519                                           NumCastsRemoved);
7520     }
7521     break;
7522   case Instruction::LShr:
7523     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7524     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7525     // already zeros.
7526     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7527       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7528       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7529       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7530           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7531             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7532           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7533         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7534                                           NumCastsRemoved);
7535       }
7536     }
7537     break;
7538   case Instruction::ZExt:
7539   case Instruction::SExt:
7540   case Instruction::Trunc:
7541     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7542     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7543     // of casts in the input.
7544     if (Opc == CastOpc)
7545       return true;
7546
7547     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7548     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7549       return true;
7550     break;
7551   case Instruction::Select: {
7552     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7553     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7554                                       NumCastsRemoved) &&
7555            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7556                                       NumCastsRemoved);
7557   }
7558   case Instruction::PHI: {
7559     // We can change a phi if we can change all operands.
7560     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7561     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7562       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7563                                       NumCastsRemoved))
7564         return false;
7565     return true;
7566   }
7567   default:
7568     // TODO: Can handle more cases here.
7569     break;
7570   }
7571   
7572   return false;
7573 }
7574
7575 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7576 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7577 /// evaluate the expression.
7578 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7579                                              bool isSigned) {
7580   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7581     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7582
7583   // Otherwise, it must be an instruction.
7584   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7585   Instruction *Res = 0;
7586   unsigned Opc = I->getOpcode();
7587   switch (Opc) {
7588   case Instruction::Add:
7589   case Instruction::Sub:
7590   case Instruction::Mul:
7591   case Instruction::And:
7592   case Instruction::Or:
7593   case Instruction::Xor:
7594   case Instruction::AShr:
7595   case Instruction::LShr:
7596   case Instruction::Shl: {
7597     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7598     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7599     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
7600     break;
7601   }    
7602   case Instruction::Trunc:
7603   case Instruction::ZExt:
7604   case Instruction::SExt:
7605     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7606     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7607     // new.
7608     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7609       return I->getOperand(0);
7610     
7611     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7612     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7613                            Ty);
7614     break;
7615   case Instruction::Select: {
7616     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7617     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7618     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7619     break;
7620   }
7621   case Instruction::PHI: {
7622     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7623     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7624     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7625       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7626       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7627     }
7628     Res = NPN;
7629     break;
7630   }
7631   default: 
7632     // TODO: Can handle more cases here.
7633     assert(0 && "Unreachable!");
7634     break;
7635   }
7636   
7637   Res->takeName(I);
7638   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7639 }
7640
7641 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7642 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7643   Value *Src = CI.getOperand(0);
7644
7645   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7646   // eliminate it now.
7647   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7648     if (Instruction::CastOps opc = 
7649         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7650       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7651       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7652       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7653     }
7654   }
7655
7656   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7657   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7658     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7659       return NV;
7660
7661   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7662   if (isa<PHINode>(Src))
7663     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7664       return NV;
7665   
7666   return 0;
7667 }
7668
7669 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
7670 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
7671 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
7672 /// resultant element type, otherwise return null.
7673 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
7674                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
7675                                        const TargetData *TD) {
7676   if (!Ty->isSized()) return 0;
7677   
7678   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7679   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7680   // is something like [0 x {int, int}]
7681   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7682   int64_t FirstIdx = 0;
7683   if (int64_t TySize = TD->getTypePaddedSize(Ty)) {
7684     FirstIdx = Offset/TySize;
7685     Offset -= FirstIdx*TySize;
7686     
7687     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
7688     if (Offset < 0) {
7689       --FirstIdx;
7690       Offset += TySize;
7691       assert(Offset >= 0);
7692     }
7693     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
7694   }
7695   
7696   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7697     
7698   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7699   while (Offset) {
7700     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
7701     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
7702       return 0;
7703     
7704     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
7705       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7706       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
7707              "Offset must stay within the indexed type");
7708       
7709       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7710       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7711       
7712       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7713       Ty = STy->getElementType(Elt);
7714     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
7715       uint64_t EltSize = TD->getTypePaddedSize(AT->getElementType());
7716       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
7717       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7718       Offset %= EltSize;
7719       Ty = AT->getElementType();
7720     } else {
7721       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
7722       return 0;
7723     }
7724   }
7725   
7726   return Ty;
7727 }
7728
7729 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7730 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7731   Value *Src = CI.getOperand(0);
7732   
7733   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7734     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7735     // this into a cast of the original pointer!
7736     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7737       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7738       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7739       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7740       AddToWorkList(GEP);
7741       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7742       return &CI;
7743     }
7744     
7745     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7746     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7747     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7748     // non-type-safe code.
7749     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7750       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7751         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7752         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7753         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7754         
7755         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7756         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7757         const Type *GEPIdxTy =
7758           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7759         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7760         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD)) {
7761           // If we were able to index down into an element, create the GEP
7762           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7763           // two.
7764           Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7765                                                         NewIndices.begin(),
7766                                                         NewIndices.end(), "");
7767           InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7768           NGEP->takeName(GEP);
7769           
7770           if (isa<BitCastInst>(CI))
7771             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7772           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7773           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7774         }
7775       }      
7776     }
7777   }
7778     
7779   return commonCastTransforms(CI);
7780 }
7781
7782
7783 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7784 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7785 /// cases.
7786 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7787 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7788   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7789     return Result;
7790
7791   Value *Src = CI.getOperand(0);
7792   const Type *SrcTy = Src->getType();
7793   const Type *DestTy = CI.getType();
7794   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7795   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7796
7797   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7798   // purpose is to compute bits we don't care about.
7799   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
7800     return &CI;
7801
7802   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7803   // can't do anything more. 
7804   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7805   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7806     return 0;
7807
7808   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7809   int NumCastsRemoved = 0;
7810   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7811       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7812                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7813     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7814     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7815     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7816     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7817     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7818     // require that two casts have been eliminated.
7819     bool DoXForm = false;
7820     bool JustReplace = false;
7821     switch (CI.getOpcode()) {
7822     default:
7823       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7824       // get here because of the check above.
7825       assert(0 && "Unknown cast type");
7826     case Instruction::Trunc:
7827       DoXForm = true;
7828       break;
7829     case Instruction::ZExt: {
7830       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7831       if (!DoXForm) {
7832         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
7833         // always profitable to do this xform.
7834         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7835                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7836         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
7837         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
7838           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7839         else if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7840           if (TryI->use_empty())
7841             EraseInstFromFunction(*TryI);
7842       }
7843       break;
7844     }
7845     case Instruction::SExt: {
7846       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7847       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI)) {
7848         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
7849         // profitable to do this xform.
7850         //
7851         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
7852         // eliminated cast is a truncate. e.g.
7853         // t2 = trunc i32 t1 to i16
7854         // t3 = sext i16 t2 to i32
7855         // !=
7856         // i32 t1
7857         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7858                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7859         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
7860         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
7861           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
7862         else if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
7863           if (TryI->use_empty())
7864             EraseInstFromFunction(*TryI);
7865       }
7866       break;
7867     }
7868     }
7869     
7870     if (DoXForm) {
7871       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7872                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7873       if (JustReplace)
7874           // Just replace this cast with the result.
7875           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7876
7877       assert(Res->getType() == DestTy);
7878       switch (CI.getOpcode()) {
7879       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7880       case Instruction::Trunc:
7881       case Instruction::BitCast:
7882         // Just replace this cast with the result.
7883         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7884       case Instruction::ZExt: {
7885         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7886
7887         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
7888         // result.
7889         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
7890         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
7891           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7892
7893         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7894         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7895                                                             SrcBitSize));
7896         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7897       }
7898       case Instruction::SExt: {
7899         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
7900         // cast with the result.
7901         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
7902         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
7903           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7904
7905         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7906         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7907             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7908                              CI), DestTy);
7909       }
7910       }
7911     }
7912   }
7913   
7914   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7915   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7916
7917   switch (SrcI->getOpcode()) {
7918   case Instruction::Add:
7919   case Instruction::Mul:
7920   case Instruction::And:
7921   case Instruction::Or:
7922   case Instruction::Xor:
7923     // If we are discarding information, rewrite.
7924     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7925       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7926       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7927       // only be converting signedness, which is a noop.
7928       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7929           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7930           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7931         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7932         Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7933         Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7934         return BinaryOperator::Create(
7935             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7936       }
7937     }
7938
7939     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7940     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7941         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7942         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7943         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7944       Value *New = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, CI);
7945       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7946     }
7947     break;
7948   case Instruction::SDiv:
7949   case Instruction::UDiv:
7950   case Instruction::SRem:
7951   case Instruction::URem:
7952     // If we are just changing the sign, rewrite.
7953     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7954       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7955       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7956       // only be converting signedness, which is a noop.
7957       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7958           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7959         Value *Op0c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7960                                        Op0, DestTy, *SrcI);
7961         Value *Op1c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7962                                        Op1, DestTy, *SrcI);
7963         return BinaryOperator::Create(
7964           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7965       }
7966     }
7967     break;
7968
7969   case Instruction::Shl:
7970     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7971     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7972     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7973     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7974     // in the value.
7975     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7976         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7977       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7978           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7979       Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7980       Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7981       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7982     }
7983     break;
7984   case Instruction::AShr:
7985     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7986     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7987     // simplifications.
7988     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7989         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7990       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7991       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7992         // Insert the new logical shift right.
7993         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7994       }
7995     }
7996     break;
7997   }
7998   return 0;
7999 }
8000
8001 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8002   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8003     return Result;
8004   
8005   Value *Src = CI.getOperand(0);
8006   const Type *Ty = CI.getType();
8007   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
8008   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8009   
8010   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
8011     switch (SrcI->getOpcode()) {
8012     default: break;
8013     case Instruction::LShr:
8014       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
8015       // are already zeros.
8016       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
8017         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8018         
8019         // Get a mask for the bits shifting in.
8020         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8021         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
8022         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
8023           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8024             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8025
8026           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8027           // shift.
8028           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
8029           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
8030                                        Ty, CI);
8031           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8032         }
8033       } else {     // This is a variable shr.
8034         
8035         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
8036         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
8037         // loop-invariant and CSE'd.
8038         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
8039           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
8040
8041           Value *V = InsertNewInstBefore(
8042               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
8043                                      "tmp"), CI);
8044           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
8045                                                             SrcI->getOperand(0),
8046                                                             "tmp"), CI);
8047           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
8048           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
8049         }
8050       }
8051       break;
8052     }
8053   }
8054   
8055   return 0;
8056 }
8057
8058 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8059 /// in order to eliminate the icmp.
8060 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8061                                              bool DoXform) {
8062   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8063   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8064   // cast to integer to avoid the comparison.
8065   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8066     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8067       
8068     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8069     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8070     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8071         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8072       if (!DoXform) return ICI;
8073
8074       Value *In = ICI->getOperand(0);
8075       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8076                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8077       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8078                                                         In->getName()+".lobit"),
8079                                CI);
8080       if (In->getType() != CI.getType())
8081         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8082                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8083
8084       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8085         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8086         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8087                                                          In->getName()+".not"),
8088                                  CI);
8089       }
8090
8091       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8092     }
8093       
8094       
8095       
8096     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8097     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8098     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8099     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8100     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8101     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8102     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8103     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8104     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8105         // This only works for EQ and NE
8106         ICI->isEquality()) {
8107       // If Op1C some other power of two, convert:
8108       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8109       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8110       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8111       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8112         
8113       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8114       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8115         if (!DoXform) return ICI;
8116
8117         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8118         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8119           // (X&4) == 2 --> false
8120           // (X&4) != 2 --> true
8121           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8122           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8123           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8124         }
8125           
8126         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8127         Value *In = ICI->getOperand(0);
8128         if (ShiftAmt) {
8129           // Perform a logical shr by shiftamt.
8130           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8131           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8132                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8133                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8134         }
8135           
8136         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8137           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8138           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8139           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8140         }
8141           
8142         if (CI.getType() == In->getType())
8143           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8144         else
8145           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8146       }
8147     }
8148   }
8149
8150   return 0;
8151 }
8152
8153 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8154   // If one of the common conversion will work ..
8155   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8156     return Result;
8157
8158   Value *Src = CI.getOperand(0);
8159
8160   // If this is a cast of a cast
8161   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8162     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8163     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8164     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8165     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8166       // Get the sizes of the types involved
8167       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8168       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8169       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8170       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8171       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8172       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8173         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8174         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8175         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8176         Instruction *And = 
8177           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8178         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8179         if (And->getType() != CI.getType()) {
8180           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8181           InsertNewInstBefore(And, CI);
8182           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8183         }
8184         return And;
8185       }
8186     }
8187   }
8188
8189   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8190     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8191
8192   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8193   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8194     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8195     // of the (zext icmp) will be transformed.
8196     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8197     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8198     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8199         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8200          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8201       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8202       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8203       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8204     }
8205   }
8206
8207   return 0;
8208 }
8209
8210 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8211   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8212     return I;
8213   
8214   Value *Src = CI.getOperand(0);
8215   
8216   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8217   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8218     return SelectInst::Create(Src,
8219                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8220                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8221
8222   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8223   // eliminate the trunc/sext pair.
8224   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8225     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8226     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8227     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8228     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8229     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8230
8231     if (OpBits == DestBits) {
8232       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8233       // bits, it is already ready.
8234       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8235         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8236     } else if (OpBits < DestBits) {
8237       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8238       // bits, just sext from i32.
8239       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8240         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8241     } else {
8242       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8243       // bits, just truncate to i32.
8244       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8245         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8246     }
8247   }
8248
8249   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8250   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8251   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8252   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8253   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8254   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8255   //   %a = trunc i32 %i to i8
8256   //   %b = shl i8 %a, 6
8257   //   %c = ashr i8 %b, 6
8258   //   %d = sext i8 %c to i32
8259   // into:
8260   //   %a = shl i32 %i, 30
8261   //   %d = ashr i32 %a, 30
8262   Value *A = 0;
8263   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8264   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8265                         m_ConstantInt(CA))) &&
8266       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8267     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8268     if (I->getType() == CI.getType()) {
8269       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8270       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8271       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8272       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8273       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8274                                                         CI.getName()), CI);
8275       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8276     }
8277   }
8278   
8279   return 0;
8280 }
8281
8282 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8283 /// in the specified FP type without changing its value.
8284 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8285   bool losesInfo;
8286   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8287   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8288   if (!losesInfo)
8289     return ConstantFP::get(F);
8290   return 0;
8291 }
8292
8293 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8294 /// through it until we get the source value.
8295 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8296   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8297     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8298       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8299   
8300   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8301   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8302   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8303   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8304     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8305       return V;  // No constant folding of this.
8306     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8307     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8308       return V;
8309     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8310       return V;  // Won't shrink.
8311     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8312       return V;
8313     // Don't try to shrink to various long double types.
8314   }
8315   
8316   return V;
8317 }
8318
8319 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8320   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8321     return I;
8322   
8323   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8324   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8325   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8326   // many builtins (sqrt, etc).
8327   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8328   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8329     switch (OpI->getOpcode()) {
8330     default: break;
8331     case Instruction::Add:
8332     case Instruction::Sub:
8333     case Instruction::Mul:
8334     case Instruction::FDiv:
8335     case Instruction::FRem:
8336       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8337       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8338       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8339       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8340           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8341         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8342         // If the source types were both smaller than the destination type of
8343         // the cast, do this xform.
8344         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8345             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8346           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8347                                       CI.getType(), CI);
8348           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8349                                       CI.getType(), CI);
8350           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8351         }
8352       }
8353       break;  
8354     }
8355   }
8356   return 0;
8357 }
8358
8359 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8360   return commonCastTransforms(CI);
8361 }
8362
8363 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8364   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8365   if (OpI == 0)
8366     return commonCastTransforms(FI);
8367
8368   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8369   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8370   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8371   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8372   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8373   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8374   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8375       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8376       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8377                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8378     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8379
8380   return commonCastTransforms(FI);
8381 }
8382
8383 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8384   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8385   if (OpI == 0)
8386     return commonCastTransforms(FI);
8387   
8388   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8389   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8390   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8391   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8392   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8393   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8394   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8395       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8396       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8397                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8398     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8399   
8400   return commonCastTransforms(FI);
8401 }
8402
8403 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8404   return commonCastTransforms(CI);
8405 }
8406
8407 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8408   return commonCastTransforms(CI);
8409 }
8410
8411 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8412   return commonPointerCastTransforms(CI);
8413 }
8414
8415 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8416   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8417     return I;
8418   
8419   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8420   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8421
8422   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8423   ConstantInt *Cst;
8424   Value *X;
8425   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8426                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8427     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8428     // is a single-index GEP.
8429     if (X->getType() == CI.getType()) {
8430       // Get the size of the pointee type.
8431       uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8432
8433       // Convert the constant to intptr type.
8434       APInt Offset = Cst->getValue();
8435       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8436
8437       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8438       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8439         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8440         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8441       }
8442     }
8443     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8444     // struct etc.
8445   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8446              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8447     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8448     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8449     
8450     // Get the size of the pointee type.
8451     uint64_t Size = TD->getTypePaddedSize(DestPointee);
8452     
8453     // Convert the constant to intptr type.
8454     APInt Offset = Cst->getValue();
8455     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8456     
8457     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8458     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8459       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8460       
8461       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8462                                                             "tmp"), CI);
8463       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8464     }
8465   }
8466   return 0;
8467 }
8468
8469 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8470   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8471   // otherwise just apply the common ones.
8472   Value *Src = CI.getOperand(0);
8473   const Type *SrcTy = Src->getType();
8474   const Type *DestTy = CI.getType();
8475
8476   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8477     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8478       return Result;
8479   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8480     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8481       return I;
8482   } else {
8483     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8484       return Result;
8485   }
8486
8487
8488   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8489   // be replaced by the operand.
8490   if (DestTy == Src->getType())
8491     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8492
8493   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8494     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8495     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8496     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8497     
8498     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8499     // required for changing types.
8500     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8501       return 0;
8502     
8503     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8504     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8505     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8506       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8507         return V;
8508     
8509     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8510     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8511     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8512     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8513     unsigned NumZeros = 0;
8514     while (SrcElTy != DstElTy && 
8515            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8516            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8517       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8518       ++NumZeros;
8519     }
8520
8521     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8522     if (SrcElTy == DstElTy) {
8523       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8524       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8525                                        ((Instruction*) NULL));
8526     }
8527   }
8528
8529   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8530     if (SVI->hasOneUse()) {
8531       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8532       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8533       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8534           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8535                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8536           SVI->getType()->getNumElements() ==
8537             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8538         CastInst *Tmp;
8539         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8540         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8541         // us to eliminate at least one cast.
8542         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8543              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8544             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8545              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8546           Value *LHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8547                                         SVI->getOperand(0), DestTy, CI);
8548           Value *RHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8549                                         SVI->getOperand(1), DestTy, CI);
8550           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8551           // know the vector types match #elts.
8552           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8553         }
8554       }
8555     }
8556   }
8557   return 0;
8558 }
8559
8560 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8561 ///   %C = or %A, %B
8562 ///   %D = select %cond, %C, %A
8563 /// into:
8564 ///   %C = select %cond, %B, 0
8565 ///   %D = or %A, %C
8566 ///
8567 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8568 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8569 /// equal the other incoming value of the select.
8570 ///
8571 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8572   switch (I->getOpcode()) {
8573   case Instruction::Add:
8574   case Instruction::Mul:
8575   case Instruction::And:
8576   case Instruction::Or:
8577   case Instruction::Xor:
8578     return 3;              // Can fold through either operand.
8579   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8580   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8581   case Instruction::LShr:
8582   case Instruction::AShr:
8583     return 1;
8584   default:
8585     return 0;              // Cannot fold
8586   }
8587 }
8588
8589 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8590 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8591 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8592   switch (I->getOpcode()) {
8593   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8594   case Instruction::Add:
8595   case Instruction::Sub:
8596   case Instruction::Or:
8597   case Instruction::Xor:
8598   case Instruction::Shl:
8599   case Instruction::LShr:
8600   case Instruction::AShr:
8601     return Constant::getNullValue(I->getType());
8602   case Instruction::And:
8603     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8604   case Instruction::Mul:
8605     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8606   }
8607 }
8608
8609 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8610 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8611 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8612                                           Instruction *FI) {
8613   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8614     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8615     // merge.
8616     if (TI->isCast()) {
8617       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8618         return 0;
8619     } else {
8620       return 0;  // unknown unary op.
8621     }
8622
8623     // Fold this by inserting a select from the input values.
8624     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8625                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8626     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8627     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8628                             TI->getType());
8629   }
8630
8631   // Only handle binary operators here.
8632   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8633     return 0;
8634
8635   // Figure out if the operations have any operands in common.
8636   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8637   bool MatchIsOpZero;
8638   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8639     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8640     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8641     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8642     MatchIsOpZero = true;
8643   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8644     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8645     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8646     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8647     MatchIsOpZero = false;
8648   } else if (!TI->isCommutative()) {
8649     return 0;
8650   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8651     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8652     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8653     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8654     MatchIsOpZero = true;
8655   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8656     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8657     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8658     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8659     MatchIsOpZero = true;
8660   } else {
8661     return 0;
8662   }
8663
8664   // If we reach here, they do have operations in common.
8665   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8666                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8667   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8668
8669   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8670     if (MatchIsOpZero)
8671       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8672     else
8673       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8674   }
8675   assert(0 && "Shouldn't get here");
8676   return 0;
8677 }
8678
8679 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8680 /// ICmpInst as its first operand.
8681 ///
8682 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8683                                                    ICmpInst *ICI) {
8684   bool Changed = false;
8685   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8686   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8687   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8688   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8689   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8690
8691   // Check cases where the comparison is with a constant that
8692   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8693   // place here, so make sure the select is the only user.
8694   if (ICI->hasOneUse())
8695     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8696       switch (Pred) {
8697       default: break;
8698       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8699       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8700         // X < MIN ? T : F  -->  F
8701         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8702           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8703         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8704         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8705         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8706             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8707           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8708           CmpRHS = AdjustedRHS;
8709           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8710           ICI->setPredicate(Pred);
8711           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8712           SI.setOperand(1, TrueVal);
8713           SI.setOperand(2, FalseVal);
8714           Changed = true;
8715         }
8716         break;
8717       }
8718       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8719       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8720         // X > MAX ? T : F  -->  F
8721         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8722           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8723         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8724         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8725         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8726             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8727           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8728           CmpRHS = AdjustedRHS;
8729           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8730           ICI->setPredicate(Pred);
8731           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8732           SI.setOperand(1, TrueVal);
8733           SI.setOperand(2, FalseVal);
8734           Changed = true;
8735         }
8736         break;
8737       }
8738       }
8739
8740       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8741       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8742       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8743       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
8744           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
8745         Pred = ICI->getPredicate();
8746       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
8747                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
8748         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8749       
8750       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8751         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8752         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8753         // cast to integer to avoid the comparison.
8754         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8755     
8756         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8757         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8758         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8759             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8760           Value *In = ICI->getOperand(0);
8761           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8762                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8763           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8764                                                           In->getName()+".lobit"),
8765                                    *ICI);
8766           if (In->getType() != SI.getType())
8767             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8768                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8769     
8770           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8771             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8772                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8773     
8774           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8775         }
8776       }
8777     }
8778
8779   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8780     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8781     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8782       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8783     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8784     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8785       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8786     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8787
8788   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8789     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8790     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8791       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8792     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8793     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8794       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8795     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8796   }
8797
8798   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8799
8800   return Changed ? &SI : 0;
8801 }
8802
8803 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8804   Value *CondVal = SI.getCondition();
8805   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8806   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8807
8808   // select true, X, Y  -> X
8809   // select false, X, Y -> Y
8810   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8811     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8812
8813   // select C, X, X -> X
8814   if (TrueVal == FalseVal)
8815     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8816
8817   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8818     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8819   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8820     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8821   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8822     if (isa<Constant>(TrueVal))
8823       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8824     else
8825       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8826   }
8827
8828   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8829     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8830       if (C->getZExtValue()) {
8831         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8832         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8833       } else {
8834         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8835         Value *NotCond =
8836           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8837                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8838         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8839       }
8840     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8841       if (C->getZExtValue() == false) {
8842         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8843         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8844       } else {
8845         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8846         Value *NotCond =
8847           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8848                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8849         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8850       }
8851     }
8852     
8853     // select a, b, a  -> a&b
8854     // select a, a, b  -> a|b
8855     if (CondVal == TrueVal)
8856       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8857     else if (CondVal == FalseVal)
8858       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8859   }
8860
8861   // Selecting between two integer constants?
8862   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8863     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8864       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8865       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8866         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8867       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8868         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8869         Value *NotCond =
8870           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8871                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8872         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8873       }
8874
8875       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8876
8877         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8878         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8879           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8880             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8881               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8882               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8883               Value *X = IC->getOperand(0);
8884               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8885               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8886               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8887                                                         ShAmt, "ones");
8888               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8889
8890               // Then cast to the appropriate width.
8891               return CastInst::CreateIntegerCast(SRA, SI.getType(), true);
8892             }
8893           }
8894
8895
8896         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8897         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8898         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8899         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8900         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8901           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8902               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8903             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8904               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8905                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8906                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8907                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8908                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8909                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8910                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8911                 // true or false val is the zero.
8912                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8913                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8914                 Value *V = ICA;
8915                 if (ShouldNotVal)
8916                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8917                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8918                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8919               }
8920       }
8921     }
8922
8923   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8924   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8925     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8926       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8927       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8928         // This is not safe in general for floating point:  
8929         // consider X== -0, Y== +0.
8930         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8931         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8932         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8933               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8934             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8935              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8936         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8937       }
8938       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8939       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8940         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8941       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8942
8943     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8944       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8945       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8946         // This is not safe in general for floating point:  
8947         // consider X== -0, Y== +0.
8948         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8949         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8950         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8951               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8952             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8953              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8954           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8955       }
8956       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8957       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8958         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8959       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8960     }
8961     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8962   }
8963
8964   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8965   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8966     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8967       return Result;
8968
8969   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8970     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8971       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8972         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8973
8974         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8975         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8976           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8977             return IV;
8978
8979         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8980         // even legal for FP.
8981         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8982             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8983           AddOp = FI; SubOp = TI;
8984         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8985                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8986           AddOp = TI; SubOp = FI;
8987         }
8988
8989         if (AddOp) {
8990           Value *OtherAddOp = 0;
8991           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8992             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8993           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8994             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8995           }
8996
8997           if (OtherAddOp) {
8998             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8999             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9000             Value *NegVal;  // Compute -Z
9001             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9002               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9003             } else {
9004               NegVal = InsertNewInstBefore(
9005                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
9006             }
9007
9008             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9009             Value *NewFalseOp = NegVal;
9010             if (AddOp != TI)
9011               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9012             Instruction *NewSel =
9013               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9014                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9015
9016             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9017             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9018           }
9019         }
9020       }
9021
9022   // See if we can fold the select into one of our operands.
9023   if (SI.getType()->isInteger()) {
9024     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9025     // transformation we are doing here.
9026     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9027       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9028           !isa<Constant>(FalseVal))
9029         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9030           unsigned OpToFold = 0;
9031           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9032             OpToFold = 1;
9033           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9034             OpToFold = 2;
9035           }
9036
9037           if (OpToFold) {
9038             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
9039             Instruction *NewSel =
9040               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
9041                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
9042             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9043             NewSel->takeName(TVI);
9044             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9045               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9046             else {
9047               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9048             }
9049           }
9050         }
9051
9052     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9053       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9054           !isa<Constant>(TrueVal))
9055         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9056           unsigned OpToFold = 0;
9057           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9058             OpToFold = 1;
9059           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9060             OpToFold = 2;
9061           }
9062
9063           if (OpToFold) {
9064             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
9065             Instruction *NewSel =
9066               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
9067                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
9068             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9069             NewSel->takeName(FVI);
9070             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9071               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9072             else
9073               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9074           }
9075         }
9076   }
9077
9078   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9079     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9080     SI.setOperand(1, FalseVal);
9081     SI.setOperand(2, TrueVal);
9082     return &SI;
9083   }
9084
9085   return 0;
9086 }
9087
9088 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9089 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9090 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9091 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9092 /// their preferred alignment from the beginning.
9093 ///
9094 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9095                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9096
9097   User *U = dyn_cast<User>(V);
9098   if (!U) return Align;
9099
9100   switch (getOpcode(U)) {
9101   default: break;
9102   case Instruction::BitCast:
9103     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9104   case Instruction::GetElementPtr: {
9105     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9106     bool AllZeroOperands = true;
9107     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9108       if (!isa<Constant>(*i) ||
9109           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9110         AllZeroOperands = false;
9111         break;
9112       }
9113
9114     if (AllZeroOperands) {
9115       // Treat this like a bitcast.
9116       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9117     }
9118     break;
9119   }
9120   }
9121
9122   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9123     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9124     // of the global.
9125     if (!GV->isDeclaration()) {
9126       GV->setAlignment(PrefAlign);
9127       Align = PrefAlign;
9128     }
9129   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9130     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9131     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9132     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9133       AI->setAlignment(PrefAlign);
9134       Align = PrefAlign;
9135     }
9136   }
9137
9138   return Align;
9139 }
9140
9141 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9142 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9143 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9144 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9145 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9146                                                   unsigned PrefAlign) {
9147   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9148                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9149   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9150   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9151   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9152   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9153   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9154
9155   if (PrefAlign > Align)
9156     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9157   
9158     // We don't need to make any adjustment.
9159   return Align;
9160 }
9161
9162 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9163   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9164   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9165   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9166   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9167
9168   if (CopyAlign < MinAlign) {
9169     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9170     return MI;
9171   }
9172   
9173   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9174   // load/store.
9175   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9176   if (MemOpLength == 0) return 0;
9177   
9178   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9179   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9180   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9181   // case.
9182   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9183   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9184   
9185   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9186     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9187   
9188   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9189   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9190   
9191   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9192   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9193   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9194   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9195   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9196   // integer datatype.
9197   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9198     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9199     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9200       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9201       // down through these levels if so.
9202       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9203         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9204           if (STy->getNumElements() == 1)
9205             SrcETy = STy->getElementType(0);
9206           else
9207             break;
9208         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9209           if (ATy->getNumElements() == 1)
9210             SrcETy = ATy->getElementType();
9211           else
9212             break;
9213         } else
9214           break;
9215       }
9216       
9217       if (SrcETy->isSingleValueType())
9218         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9219     }
9220   }
9221   
9222   
9223   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9224   // infer, use it.
9225   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9226   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9227   
9228   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9229   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9230   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9231   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9232   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9233
9234   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9235   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9236   return MI;
9237 }
9238
9239 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9240   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9241   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9242     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9243     return MI;
9244   }
9245   
9246   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9247   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9248   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9249   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9250     return 0;
9251   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9252   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9253   
9254   // If the length is zero, this is a no-op
9255   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9256   
9257   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9258   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9259     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9260     
9261     Value *Dest = MI->getDest();
9262     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9263
9264     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9265     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9266     
9267     // Extract the fill value and store.
9268     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9269     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9270                                       Alignment), *MI);
9271     
9272     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9273     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9274     return MI;
9275   }
9276
9277   return 0;
9278 }
9279
9280
9281 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9282 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9283 /// the heavy lifting.
9284 ///
9285 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9286   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9287   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9288   
9289   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9290   // visitCallSite.
9291   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9292     bool Changed = false;
9293
9294     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9295     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9296       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9297
9298       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9299         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9300           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9301           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9302           // alignment is sufficient.
9303         }
9304     }
9305
9306     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9307     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9308     // into a call to memcpy.
9309     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9310       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9311         if (GVSrc->isConstant()) {
9312           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9313           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9314           const Type *Tys[1];
9315           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9316           CI.setOperand(0, 
9317                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9318           Changed = true;
9319         }
9320
9321       // memmove(x,x,size) -> noop.
9322       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9323         return EraseInstFromFunction(CI);
9324     }
9325
9326     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9327     // set, update the alignment.
9328     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9329       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9330         return I;
9331     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9332       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9333         return I;
9334     }
9335           
9336     if (Changed) return II;
9337   }
9338   
9339   switch (II->getIntrinsicID()) {
9340   default: break;
9341   case Intrinsic::bswap:
9342     // bswap(bswap(x)) -> x
9343     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9344       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9345         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9346     break;
9347   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9348   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9349   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9350   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9351   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9352     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9353     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9354     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9355       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9356                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9357                                        CI);
9358       return new LoadInst(Ptr);
9359     }
9360     break;
9361   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9362   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9363     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9364     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9365       const Type *OpPtrTy = 
9366         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9367       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9368       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9369     }
9370     break;
9371   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9372   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9373   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9374     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9375     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9376       const Type *OpPtrTy = 
9377         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9378       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9379       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9380     }
9381     break;
9382     
9383   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9384     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9385     // we can simplify the input based on that, do so now.
9386     uint64_t UndefElts;
9387     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9388                                               UndefElts)) {
9389       II->setOperand(1, V);
9390       return II;
9391     }
9392     break;
9393   }
9394     
9395   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9396     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9397     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9398       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9399       
9400       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9401       bool AllEltsOk = true;
9402       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9403         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9404             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9405           AllEltsOk = false;
9406           break;
9407         }
9408       }
9409       
9410       if (AllEltsOk) {
9411         // Cast the input vectors to byte vectors.
9412         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9413         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9414         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9415         
9416         // Only extract each element once.
9417         Value *ExtractedElts[32];
9418         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9419         
9420         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9421           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9422             continue;
9423           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9424           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9425           
9426           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9427             Instruction *Elt = 
9428               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9429             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9430             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9431           }
9432         
9433           // Insert this value into the result vector.
9434           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9435                                              i, "tmp");
9436           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9437         }
9438         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9439       }
9440     }
9441     break;
9442
9443   case Intrinsic::stackrestore: {
9444     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9445     // happen when variable allocas are DCE'd.
9446     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9447       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9448         BasicBlock::iterator BI = SS;
9449         if (&*++BI == II)
9450           return EraseInstFromFunction(CI);
9451       }
9452     }
9453     
9454     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9455     // same block without an intervening call/alloca.
9456     BasicBlock::iterator BI = II;
9457     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9458     bool CannotRemove = false;
9459     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9460       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9461         CannotRemove = true;
9462         break;
9463       }
9464       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9465         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9466           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9467           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9468             return EraseInstFromFunction(CI);
9469           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9470         } else {
9471           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9472           // restore.
9473           CannotRemove = true;
9474           break;
9475         }
9476       }
9477     }
9478     
9479     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9480     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9481     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9482       return EraseInstFromFunction(CI);
9483     break;
9484   }
9485   }
9486
9487   return visitCallSite(II);
9488 }
9489
9490 // InvokeInst simplification
9491 //
9492 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9493   return visitCallSite(&II);
9494 }
9495
9496 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9497 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9498 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9499                                          const CastInst * const CI,
9500                                          const TargetData * const TD,
9501                                          const int ix) {
9502   if (!CI->isLosslessCast())
9503     return false;
9504
9505   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9506   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9507   // passed explicitly we could avoid this check.
9508   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9509     return true;
9510
9511   const Type* SrcTy = 
9512             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9513   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9514   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9515     return false;
9516   if (TD->getTypePaddedSize(SrcTy) != TD->getTypePaddedSize(DstTy))
9517     return false;
9518   return true;
9519 }
9520
9521 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9522 //
9523 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9524   bool Changed = false;
9525
9526   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9527   // to the arguments of the call/invoke.
9528   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9529
9530   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9531
9532   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9533     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9534       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9535       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9536       // be unreachable, as the call is undefined.
9537       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9538                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9539                                     OldCall);
9540       if (!OldCall->use_empty())
9541         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9542       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9543         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9544       return 0;
9545     }
9546
9547   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9548     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9549     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9550     // that we can't modify the CFG here.
9551     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9552                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9553                   CS.getInstruction());
9554
9555     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9556       CS.getInstruction()->
9557         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9558
9559     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9560       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9561       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9562                          ConstantInt::getTrue(), II);
9563     }
9564     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9565   }
9566
9567   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9568     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9569       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9570         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9571
9572   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9573   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9574   if (FTy->isVarArg()) {
9575     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9576     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9577     // the call.
9578     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9579            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9580       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9581       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9582         *I = CI->getOperand(0);
9583         Changed = true;
9584       }
9585     }
9586   }
9587
9588   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9589     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9590     CS.setDoesNotThrow();
9591     Changed = true;
9592   }
9593
9594   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9595 }
9596
9597 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9598 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9599 //
9600 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9601   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9602   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9603   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9604       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9605     return false;
9606   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9607   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9608   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9609
9610   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9611   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9612   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9613   //
9614   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9615   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9616   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9617
9618   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9619     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9620
9621   // Check to see if we are changing the return type...
9622   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9623     if (Callee->isDeclaration() &&
9624         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9625         // a pointer to an integer of the same size.
9626         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9627           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9628       return false;   // Cannot transform this return value.
9629
9630     if (!Caller->use_empty() &&
9631         // void -> non-void is handled specially
9632         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9633       return false;   // Cannot transform this return value.
9634
9635     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9636       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9637       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9638         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9639     }
9640
9641     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9642     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9643     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9644     // the critical edge).  Bail out in this case.
9645     if (!Caller->use_empty())
9646       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9647         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9648              UI != E; ++UI)
9649           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9650             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9651                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9652               return false;
9653   }
9654
9655   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9656   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9657
9658   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9659   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9660     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9661     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9662
9663     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9664       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9665
9666     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9667         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9668       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9669
9670     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9671     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9672     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9673       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9674        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9675     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9676   }
9677
9678   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9679       Callee->isDeclaration())
9680     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9681
9682   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9683       !CallerPAL.isEmpty())
9684     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9685     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9686     // that are compatible with being a vararg call argument.
9687     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9688       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9689         break;
9690       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9691       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9692         return false;
9693     }
9694
9695   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9696   // inserting cast instructions as necessary...
9697   std::vector<Value*> Args;
9698   Args.reserve(NumActualArgs);
9699   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9700   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9701
9702   // Get any return attributes.
9703   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9704
9705   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9706   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9707   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9708
9709   // Add the new return attributes.
9710   if (RAttrs)
9711     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9712
9713   AI = CS.arg_begin();
9714   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9715     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9716     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9717       Args.push_back(*AI);
9718     } else {
9719       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9720           false, ParamTy, false);
9721       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9722       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9723     }
9724
9725     // Add any parameter attributes.
9726     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9727       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9728   }
9729
9730   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9731   // now...
9732   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9733     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9734
9735   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9736   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9737     if (!FT->isVarArg()) {
9738       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9739            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9740     } else {
9741       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9742       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9743         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9744         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9745           // Must promote to pass through va_arg area!
9746           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9747                                                                 PTy, false);
9748           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9749           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9750           Args.push_back(Cast);
9751         } else {
9752           Args.push_back(*AI);
9753         }
9754
9755         // Add any parameter attributes.
9756         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9757           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9758       }
9759     }
9760   }
9761
9762   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9763     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9764
9765   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9766     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9767
9768   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9769
9770   Instruction *NC;
9771   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9772     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9773                             Args.begin(), Args.end(),
9774                             Caller->getName(), Caller);
9775     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9776     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9777   } else {
9778     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9779                           Caller->getName(), Caller);
9780     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9781     if (CI->isTailCall())
9782       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9783     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9784     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9785   }
9786
9787   // Insert a cast of the return type as necessary.
9788   Value *NV = NC;
9789   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9790     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9791       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9792                                                             OldRetTy, false);
9793       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9794
9795       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9796       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9797       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9798         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9799         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9800       } else {
9801         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9802         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9803       }
9804       AddUsersToWorkList(*Caller);
9805     } else {
9806       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9807     }
9808   }
9809
9810   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9811     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9812   Caller->eraseFromParent();
9813   RemoveFromWorkList(Caller);
9814   return true;
9815 }
9816
9817 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9818 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9819 //
9820 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9821   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9822   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9823   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9824   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9825
9826   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9827   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9828   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9829     return 0;
9830
9831   IntrinsicInst *Tramp =
9832     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9833
9834   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9835   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9836   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9837
9838   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9839   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9840     unsigned NestIdx = 1;
9841     const Type *NestTy = 0;
9842     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9843
9844     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9845     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9846          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9847       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9848         // Record the parameter type and any other attributes.
9849         NestTy = *I;
9850         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9851         break;
9852       }
9853
9854     if (NestTy) {
9855       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9856       std::vector<Value*> NewArgs;
9857       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9858
9859       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9860       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9861
9862       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9863       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9864
9865       // Add any result attributes.
9866       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9867         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9868
9869       {
9870         unsigned Idx = 1;
9871         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9872         do {
9873           if (Idx == NestIdx) {
9874             // Add the chain argument and attributes.
9875             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9876             if (NestVal->getType() != NestTy)
9877               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9878             NewArgs.push_back(NestVal);
9879             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9880           }
9881
9882           if (I == E)
9883             break;
9884
9885           // Add the original argument and attributes.
9886           NewArgs.push_back(*I);
9887           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9888             NewAttrs.push_back
9889               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9890
9891           ++Idx, ++I;
9892         } while (1);
9893       }
9894
9895       // Add any function attributes.
9896       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9897         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9898
9899       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9900       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9901       // with the chain parameter inserted.
9902
9903       std::vector<const Type*> NewTypes;
9904       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9905
9906       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9907       // mean appending it.
9908       {
9909         unsigned Idx = 1;
9910         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9911           E = FTy->param_end();
9912
9913         do {
9914           if (Idx == NestIdx)
9915             // Add the chain's type.
9916             NewTypes.push_back(NestTy);
9917
9918           if (I == E)
9919             break;
9920
9921           // Add the original type.
9922           NewTypes.push_back(*I);
9923
9924           ++Idx, ++I;
9925         } while (1);
9926       }
9927
9928       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9929       // code sort out any function type mismatches.
9930       FunctionType *NewFTy =
9931         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9932       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9933         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9934       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9935
9936       Instruction *NewCaller;
9937       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9938         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9939                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9940                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9941                                        Caller->getName(), Caller);
9942         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9943         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9944       } else {
9945         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9946                                      Caller->getName(), Caller);
9947         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9948           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9949         cast<CallInst>(NewCaller)->
9950           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9951         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9952       }
9953       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9954         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9955       Caller->eraseFromParent();
9956       RemoveFromWorkList(Caller);
9957       return 0;
9958     }
9959   }
9960
9961   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9962   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9963   // code sort out any function type mismatches.
9964   Constant *NewCallee =
9965     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9966   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9967   return CS.getInstruction();
9968 }
9969
9970 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9971 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9972 /// and a single binop.
9973 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9974   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9975   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
9976   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9977   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9978   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9979     
9980   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9981   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9982   
9983   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9984   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9985   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9986     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9987     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9988         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9989         // types or GEP's with different index types.
9990         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9991         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9992       return 0;
9993
9994     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9995     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9996       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9997           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9998         return 0;
9999     
10000     // Keep track of which operand needs a phi node.
10001     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10002     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10003   }
10004   
10005   // Otherwise, this is safe to transform!
10006   
10007   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10008   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10009   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10010   if (LHSVal == 0) {
10011     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10012                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10013     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10014     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10015     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10016     LHSVal = NewLHS;
10017   }
10018   
10019   if (RHSVal == 0) {
10020     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10021                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10022     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10023     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10024     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10025     RHSVal = NewRHS;
10026   }
10027   
10028   // Add all operands to the new PHIs.
10029   if (NewLHS || NewRHS) {
10030     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10031       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10032       if (NewLHS) {
10033         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10034         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10035       }
10036       if (NewRHS) {
10037         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10038         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10039       }
10040     }
10041   }
10042     
10043   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10044     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10045   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10046   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal,
10047                          RHSVal);
10048 }
10049
10050 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10051   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10052   
10053   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10054                                         FirstInst->op_end());
10055   
10056   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10057   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10058   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10059     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10060     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10061       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10062       return 0;
10063
10064     // Compare the operand lists.
10065     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10066       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10067         continue;
10068       
10069       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10070       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10071       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10072       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10073       // for struct indices, which must always be constant.
10074       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10075           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10076         return 0;
10077       
10078       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10079         return 0;
10080       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10081     }
10082   }
10083   
10084   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10085   // that is variable.
10086   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10087   
10088   bool HasAnyPHIs = false;
10089   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10090     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10091     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10092     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10093                                      FirstOp->getName()+".pn");
10094     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10095     
10096     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10097     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10098     OperandPhis[i] = NewPN;
10099     FixedOperands[i] = NewPN;
10100     HasAnyPHIs = true;
10101   }
10102
10103   
10104   // Add all operands to the new PHIs.
10105   if (HasAnyPHIs) {
10106     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10107       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10108       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10109       
10110       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10111         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10112           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10113     }
10114   }
10115   
10116   Value *Base = FixedOperands[0];
10117   return GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10118                                    FixedOperands.end());
10119 }
10120
10121
10122 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
10123 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
10124 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
10125 /// block it is in.
10126 ///
10127 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10128 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10129 /// to a register.
10130 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
10131   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10132   
10133   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10134     if (BBI->mayWriteToMemory())
10135       return false;
10136   
10137   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10138   // profitable to do this xform.
10139   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10140     bool isAddressTaken = false;
10141     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10142          UI != E; ++UI) {
10143       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10144       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10145         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10146         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10147       }
10148       isAddressTaken = true;
10149       break;
10150     }
10151     
10152     if (!isAddressTaken)
10153       return false;
10154   }
10155   
10156   return true;
10157 }
10158
10159
10160 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10161 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10162 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10163 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10164   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10165
10166   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10167   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10168   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10169   // code size and simplifying code.
10170   Constant *ConstantOp = 0;
10171   const Type *CastSrcTy = 0;
10172   bool isVolatile = false;
10173   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10174     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10175   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10176     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10177     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10178     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10179     if (ConstantOp == 0)
10180       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10181   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10182     isVolatile = LI->isVolatile();
10183     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10184     // load and the PHI.
10185     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10186         !isSafeToSinkLoad(LI))
10187       return 0;
10188     
10189     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10190     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10191     // the path through the other successor.
10192     if (isVolatile &&
10193         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10194       return 0;
10195     
10196   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10197     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10198   } else {
10199     return 0;  // Cannot fold this operation.
10200   }
10201
10202   // Check to see if all arguments are the same operation.
10203   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10204     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10205     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10206     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10207       return 0;
10208     if (CastSrcTy) {
10209       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10210         return 0;  // Cast operation must match.
10211     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10212       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10213       // the load and the PHI.
10214       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10215           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10216           !isSafeToSinkLoad(LI))
10217         return 0;
10218       
10219       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10220       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10221       // the path through the other successor.
10222       if (isVolatile &&
10223           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10224         return 0;
10225
10226       
10227     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10228       return 0;
10229     }
10230   }
10231
10232   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10233   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10234   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10235                                    PN.getName()+".in");
10236   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10237
10238   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10239   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10240
10241   // Add all operands to the new PHI.
10242   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10243     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10244     if (NewInVal != InVal)
10245       InVal = 0;
10246     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10247   }
10248
10249   Value *PhiVal;
10250   if (InVal) {
10251     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10252     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10253     PhiVal = InVal;
10254     delete NewPN;
10255   } else {
10256     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10257     PhiVal = NewPN;
10258   }
10259
10260   // Insert and return the new operation.
10261   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10262     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10263   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10264     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10265   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10266     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10267                            PhiVal, ConstantOp);
10268   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10269   
10270   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10271   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10272   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10273   if (isVolatile)
10274     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10275       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10276   
10277   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10278 }
10279
10280 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10281 /// that is dead.
10282 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10283                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10284   if (PN->use_empty()) return true;
10285   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10286
10287   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10288   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10289     return true;
10290   
10291   // Don't scan crazily complex things.
10292   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10293     return false;
10294
10295   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10296     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10297
10298   return false;
10299 }
10300
10301 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10302 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10303 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10304 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10305                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10306   // See if we already saw this PHI node.
10307   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10308     return true;
10309   
10310   // Don't scan crazily complex things.
10311   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10312     return false;
10313  
10314   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10315   // the value.
10316   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10317     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10318     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10319       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10320         return false;
10321     } else if (Op != NonPhiInVal)
10322       return false;
10323   }
10324   
10325   return true;
10326 }
10327
10328
10329 // PHINode simplification
10330 //
10331 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10332   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10333   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10334   
10335   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10336     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10337
10338   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10339   // reducing code size.
10340   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10341       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10342       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10343       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10344       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10345       // than themselves more than once.
10346       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10347     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10348       return Result;
10349
10350   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10351   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10352   // PHI)... break the cycle.
10353   if (PN.hasOneUse()) {
10354     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10355     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10356       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10357       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10358       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10359         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10360     }
10361    
10362     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10363     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10364     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10365     // common case here is good because the only other things that catch this
10366     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10367     // late.
10368     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10369         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10370         PHIUser->use_back() == &PN) {
10371       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10372     }
10373   }
10374
10375   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10376   // same value, for example:
10377   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10378   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10379   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10380   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10381   {
10382     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10383     // Scan for the first non-phi operand.
10384     while (InValNo != NumOperandVals && 
10385            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10386       ++InValNo;
10387
10388     if (InValNo != NumOperandVals) {
10389       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10390       
10391       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10392       // there is no need to recursively scan other phis.
10393       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10394         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10395         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10396           break;
10397       }
10398       
10399       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10400       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10401       // the value.
10402       if (InValNo == NumOperandVals) {
10403         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10404         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10405           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10406       }
10407     }
10408   }
10409   return 0;
10410 }
10411
10412 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10413                                    Instruction *InsertPoint,
10414                                    InstCombiner *IC) {
10415   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10416   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10417   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10418   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10419   // used for address computation.
10420   Instruction::CastOps opcode = 
10421      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10422       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10423   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10424 }
10425
10426
10427 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10428   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10429   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10430   // If so, eliminate the noop.
10431   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10432     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10433
10434   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10435     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10436
10437   bool HasZeroPointerIndex = false;
10438   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10439     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10440
10441   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10442     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10443
10444   // Eliminate unneeded casts for indices.
10445   bool MadeChange = false;
10446   
10447   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10448   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10449        i != e; ++i, ++GTI) {
10450     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10451       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10452         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10453             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10454           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10455           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10456           // is a 32-bit pointer target.
10457           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10458             MadeChange = true;
10459             *i = CI->getOperand(0);
10460           }
10461         }
10462       }
10463       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10464       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10465       // If the incoming value needs a cast instruction,
10466       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10467       // obvious.
10468       Value *Op = *i;
10469       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10470         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10471           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10472           MadeChange = true;
10473         } else {
10474           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10475                                 GEP);
10476           *i = Op;
10477           MadeChange = true;
10478         }
10479       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10480         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10481           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10482           MadeChange = true;
10483         } else {
10484           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10485                                 GEP);
10486           *i = Op;
10487           MadeChange = true;
10488         }
10489       }
10490     }
10491   }
10492   if (MadeChange) return &GEP;
10493
10494   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10495   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10496   // getelementptr instructions into a single instruction.
10497   //
10498   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10499   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10500     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10501
10502   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10503     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10504     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10505     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10506     //
10507     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10508         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10509       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10510
10511     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10512
10513     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10514     bool EndsWithSequential = false;
10515     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10516            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10517       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10518
10519     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10520     if (EndsWithSequential) {
10521       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10522       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10523       //
10524       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10525       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10526         Sum = GO1;
10527       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10528         Sum = SO1;
10529       } else {
10530         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10531         // target's pointer size.
10532         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10533           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10534             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10535           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10536             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10537           } else {
10538             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10539             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10540               // Convert GO1 to SO1's type.
10541               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10542
10543             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10544               // Convert SO1 to GO1's type.
10545               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10546             } else {
10547               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10548               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10549               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10550             }
10551           }
10552         }
10553         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10554           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10555         else {
10556           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10557           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10558         }
10559       }
10560
10561       // Recycle the GEP we already have if possible.
10562       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10563         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10564         GEP.setOperand(1, Sum);
10565         return &GEP;
10566       } else {
10567         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10568                        SrcGEPOperands.end()-1);
10569         Indices.push_back(Sum);
10570         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10571       }
10572     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10573                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10574                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10575       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10576       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10577                      SrcGEPOperands.end());
10578       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10579     }
10580
10581     if (!Indices.empty())
10582       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10583                                        Indices.end(), GEP.getName());
10584
10585   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10586     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10587     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10588
10589     // Scan for nonconstants...
10590     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10591     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10592     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10593       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10594
10595     if (I == E) {  // If they are all constants...
10596       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10597                                                     &Indices[0],Indices.size());
10598
10599       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10600       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10601     }
10602   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10603     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10604       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10605     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10606       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10607       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10608       //
10609       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10610       //
10611       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10612       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10613       if (const ArrayType *XATy =
10614           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10615         if (const ArrayType *CATy =
10616             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10617           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10618             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10619             // to an array of the same type as the destination pointer
10620             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10621             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10622             GEP.setOperand(0, X);
10623             return &GEP;
10624           }
10625     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10626       // Transform things like:
10627       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10628       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10629       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10630       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10631       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10632           TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10633           TD->getTypePaddedSize(ResElTy)) {
10634         Value *Idx[2];
10635         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10636         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10637         Value *V = InsertNewInstBefore(
10638                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10639         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10640         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10641       }
10642       
10643       // Transform things like:
10644       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10645       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10646       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10647       
10648       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10649         uint64_t ArrayEltSize =
10650             TD->getTypePaddedSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10651         
10652         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10653         // allow either a mul, shift, or constant here.
10654         Value *NewIdx = 0;
10655         ConstantInt *Scale = 0;
10656         if (ArrayEltSize == 1) {
10657           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10658           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10659         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10660           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10661           Scale = CI;
10662         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10663           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10664               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10665             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10666             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10667             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10668             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10669           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10670                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10671             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10672             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10673           }
10674         }
10675         
10676         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10677         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10678         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10679         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10680         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10681             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10682           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10683                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10684           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10685             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10686                                                        false /*ZExt*/);
10687             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10688             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10689           }
10690
10691           // Insert the new GEP instruction.
10692           Value *Idx[2];
10693           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10694           Idx[1] = NewIdx;
10695           Instruction *NewGEP =
10696             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10697           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10698           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10699           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10700         }
10701       }
10702     }
10703   }
10704   
10705   /// See if we can simplify:
10706   ///   X = bitcast A to B*
10707   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
10708   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
10709   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
10710   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
10711     if (!isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
10712       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
10713       // a constant back from EmitGEPOffset.
10714       ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, GEP, *this));
10715       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
10716       
10717       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
10718       // with a bitcast of the real input to the dest type.
10719       if (Offset == 0) {
10720         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10721         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10722         if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10723           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10724           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10725             if (I != BCI) {
10726               I->takeName(BCI);
10727               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10728               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10729             }
10730             return &GEP;
10731           }
10732         }
10733         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10734       }
10735       
10736       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
10737       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
10738       // GEP.
10739       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
10740       const Type *InTy =
10741         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
10742       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD)) {
10743         Instruction *NGEP =
10744            GetElementPtrInst::Create(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
10745                                      NewIndices.end());
10746         if (NGEP->getType() == GEP.getType()) return NGEP;
10747         InsertNewInstBefore(NGEP, GEP);
10748         NGEP->takeName(&GEP);
10749         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
10750       }
10751     }
10752   }    
10753     
10754   return 0;
10755 }
10756
10757 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10758   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10759   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10760     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10761       const Type *NewTy = 
10762         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10763       AllocationInst *New = 0;
10764
10765       // Create and insert the replacement instruction...
10766       if (isa<MallocInst>(AI))
10767         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10768       else {
10769         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10770         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10771       }
10772
10773       InsertNewInstBefore(New, AI);
10774
10775       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10776       // allocas if possible...
10777       //
10778       BasicBlock::iterator It = New;
10779       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10780
10781       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10782       // insert our getelementptr instruction...
10783       //
10784       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10785       Value *Idx[2];
10786       Idx[0] = NullIdx;
10787       Idx[1] = NullIdx;
10788       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10789                                            New->getName()+".sub", It);
10790
10791       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10792       // allocation.
10793       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10794     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10795       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10796     }
10797   }
10798
10799   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
10800     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10801     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10802     // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10803     if (TD->getTypePaddedSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10804       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10805
10806     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
10807     if (AI.getAlignment() == 0)
10808       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
10809   }
10810
10811   return 0;
10812 }
10813
10814 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10815   Value *Op = FI.getOperand(0);
10816
10817   // free undef -> unreachable.
10818   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10819     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10820     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10821                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10822     return EraseInstFromFunction(FI);
10823   }
10824   
10825   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10826   // when lots of inlining happens.
10827   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10828     return EraseInstFromFunction(FI);
10829   
10830   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10831   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10832     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10833     return &FI;
10834   }
10835   
10836   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10837   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10838     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10839       AddToWorkList(GEPI);
10840       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10841       return &FI;
10842     }
10843   }
10844   
10845   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10846   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10847     if (MI->hasOneUse()) {
10848       EraseInstFromFunction(FI);
10849       return EraseInstFromFunction(*MI);
10850     }
10851
10852   return 0;
10853 }
10854
10855
10856 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10857 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10858                                         const TargetData *TD) {
10859   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10860   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10861
10862   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10863     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10864     // directly if string length is small enough.
10865     std::string Str;
10866     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10867       unsigned len = Str.length();
10868       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10869       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10870       // Replace LI with immediate integer store.
10871       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10872         APInt StrVal(numBits, 0);
10873         APInt SingleChar(numBits, 0);
10874         if (TD->isLittleEndian()) {
10875           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10876             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10877             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10878           }
10879         } else {
10880           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10881             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10882             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10883           }
10884           // Append NULL at the end.
10885           SingleChar = 0;
10886           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10887         }
10888         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10889         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10890       }
10891     }
10892   }
10893
10894   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10895   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10896     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10897
10898     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10899          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10900       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10901       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10902       // constants.
10903       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10904         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10905           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10906             Value *Idxs[2];
10907             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10908             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10909             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10910             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10911           }
10912
10913       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10914             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10915           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10916           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10917           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10918           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10919                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10920
10921         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10922         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10923         // the result of the loaded value.
10924         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10925                                                              CI->getName(),
10926                                                          LI.isVolatile()),LI);
10927         // Now cast the result of the load.
10928         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10929       }
10930     }
10931   }
10932   return 0;
10933 }
10934
10935 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10936 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10937 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10938 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10939 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10940   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10941   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10942
10943   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10944   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10945     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10946     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10947
10948   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10949   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10950   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10951   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10952   // the load entirely).
10953   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10954
10955   while (BBI != E) {
10956     --BBI;
10957
10958     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10959     // marked invalid.
10960     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10961       return false;
10962     
10963     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10964       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10965     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10966       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10967     }
10968
10969   }
10970   return false;
10971 }
10972
10973 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10974   Value *Op = LI.getOperand(0);
10975
10976   // Attempt to improve the alignment.
10977   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10978   if (KnownAlign >
10979       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10980                                 LI.getAlignment()))
10981     LI.setAlignment(KnownAlign);
10982
10983   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10984   if (isa<CastInst>(Op))
10985     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10986       return Res;
10987
10988   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10989   if (LI.isVolatile()) return 0;
10990   
10991   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10992   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10993   // separated by a few arithmetic operations.
10994   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10995   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
10996     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
10997
10998   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10999     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11000     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11001     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
11002         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
11003       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11004       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11005       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11006       // CFG.
11007       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11008                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11009       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11010     }
11011   } 
11012
11013   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
11014     // load null/undef -> undef
11015     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11016     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
11017         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
11018       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11019       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11020       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11021       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11022                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11023       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11024     }
11025
11026     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
11027     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
11028       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
11029         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
11030
11031     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
11032     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
11033       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
11034         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
11035           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
11036             if (Constant *V = 
11037                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
11038               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
11039         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
11040           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11041           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11042           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11043           // CFG.
11044           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11045                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11046           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11047         }
11048
11049       } else if (CE->isCast()) {
11050         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11051           return Res;
11052       }
11053     }
11054   }
11055     
11056   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
11057   // is all undef or zero, we know what it loads.
11058   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
11059     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
11060       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
11061         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
11062       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11063         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11064     }
11065   }
11066
11067   if (Op->hasOneUse()) {
11068     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11069     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11070     // exposes redundancy in the code.
11071     //
11072     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11073     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11074     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11075     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11076     // unconditionally.
11077     //
11078     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11079       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11080       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11081           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11082         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
11083                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
11084         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
11085                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
11086         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11087       }
11088
11089       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11090       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11091         if (C->isNullValue()) {
11092           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11093           return &LI;
11094         }
11095
11096       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11097       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11098         if (C->isNullValue()) {
11099           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11100           return &LI;
11101         }
11102     }
11103   }
11104   return 0;
11105 }
11106
11107 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11108 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11109 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11110 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11111   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11112   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11113
11114   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11115   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11116   if (SrcTy == 0) return 0;
11117   
11118   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11119
11120   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11121     return 0;
11122   
11123   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11124   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11125   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11126   /// on 32-bit hosts.
11127   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11128   
11129   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11130   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11131   // constants.
11132   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11133     // Index through pointer.
11134     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11135     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11136     
11137     while (1) {
11138       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11139         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11140           break;
11141         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11142         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11143       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11144         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11145         SrcPTy = ATy->getElementType();
11146       } else {
11147         break;
11148       }
11149     }
11150     
11151     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11152   }
11153
11154   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11155     return 0;
11156   
11157   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11158   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11159   if (SrcTy->getAddressSpace() != 
11160         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11161       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11162       IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy))
11163     return 0;
11164
11165   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11166   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11167   // the store, cast the value to be stored.
11168   Value *NewCast;
11169   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11170   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11171   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11172   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11173   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11174     if (CastSrcTy->isInteger())
11175       opcode = Instruction::IntToPtr;
11176   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11177     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11178       opcode = Instruction::PtrToInt;
11179   }
11180   
11181   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11182   // emit a GEP to index into its first field.
11183   if (!NewGEPIndices.empty()) {
11184     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11185       CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(C, &NewGEPIndices[0], 
11186                                               NewGEPIndices.size());
11187     else
11188       CastOp = IC.InsertNewInstBefore(
11189               GetElementPtrInst::Create(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11190                                         NewGEPIndices.end()), SI);
11191   }
11192   
11193   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11194     NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11195   else
11196     NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11197       CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11198       SI);
11199   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11200 }
11201
11202 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11203 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11204 /// value in code like this:
11205 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
11206 ///   store i32 0, i32* %t0
11207 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
11208 ///   %t2 = load i32* %t1
11209 ///
11210 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11211   // Test if the values are trivially equivalent.
11212   if (A == B) return true;
11213   
11214   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11215   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11216       isa<CastInst>(A) ||
11217       isa<PHINode>(A) ||
11218       isa<GetElementPtrInst>(A))
11219     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11220       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11221         return true;
11222   
11223   // Otherwise they may not be equivalent.
11224   return false;
11225 }
11226
11227 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11228   Value *Val = SI.getOperand(0);
11229   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11230
11231   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11232     EraseInstFromFunction(SI);
11233     ++NumCombined;
11234     return 0;
11235   }
11236   
11237   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11238   // alloca dead.
11239   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11240     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11241       EraseInstFromFunction(SI);
11242       ++NumCombined;
11243       return 0;
11244     }
11245     
11246     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11247       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11248           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11249         EraseInstFromFunction(SI);
11250         ++NumCombined;
11251         return 0;
11252       }
11253   }
11254
11255   // Attempt to improve the alignment.
11256   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11257   if (KnownAlign >
11258       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11259                                 SI.getAlignment()))
11260     SI.setAlignment(KnownAlign);
11261
11262   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11263   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11264   // situation often occurs with bitfield accesses.
11265   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11266   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11267        --ScanInsts) {
11268     --BBI;
11269     
11270     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11271       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11272       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11273                                                           SI.getOperand(1))) {
11274         ++NumDeadStore;
11275         ++BBI;
11276         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11277         continue;
11278       }
11279       break;
11280     }
11281     
11282     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11283     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11284     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11285     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11286       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11287           !SI.isVolatile()) {
11288         EraseInstFromFunction(SI);
11289         ++NumCombined;
11290         return 0;
11291       }
11292       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11293       // may not be dead.
11294       break;
11295     }
11296     
11297     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11298     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11299       break;
11300   }
11301   
11302   
11303   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11304
11305   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11306   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11307     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11308       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11309       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11310         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11311       ++NumCombined;
11312     }
11313     return 0;  // Do not modify these!
11314   }
11315
11316   // store undef, Ptr -> noop
11317   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11318     EraseInstFromFunction(SI);
11319     ++NumCombined;
11320     return 0;
11321   }
11322
11323   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11324   // source instead.
11325   if (isa<CastInst>(Ptr))
11326     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11327       return Res;
11328   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11329     if (CE->isCast())
11330       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11331         return Res;
11332
11333   
11334   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11335   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11336   BBI = &SI; ++BBI;
11337   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11338     if (BI->isUnconditional())
11339       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11340         return 0;  // xform done!
11341   
11342   return 0;
11343 }
11344
11345 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11346 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11347 /// into a phi node with a store in the successor.
11348 ///
11349 /// Simplify things like:
11350 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11351 /// into a phi node with a store in the successor.
11352 ///
11353 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11354   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11355   
11356   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11357   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11358   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11359   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11360   
11361   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11362   // the other predecessor.
11363   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11364   BasicBlock *OtherBB = 0;
11365   if (*PI != StoreBB)
11366     OtherBB = *PI;
11367   ++PI;
11368   if (PI == pred_end(DestBB))
11369     return false;
11370   
11371   if (*PI != StoreBB) {
11372     if (OtherBB)
11373       return false;
11374     OtherBB = *PI;
11375   }
11376   if (++PI != pred_end(DestBB))
11377     return false;
11378
11379   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11380   // for example, if SI is in an infinite loop)
11381   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11382     return false;
11383
11384   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11385   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11386   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11387   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11388     return false;
11389   
11390   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11391   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11392   StoreInst *OtherStore = 0;
11393   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11394     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11395     --BBI;
11396     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11397     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11398       return false;
11399   } else {
11400     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11401     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11402     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11403         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11404       return false;
11405     
11406     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11407     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11408     // lives in OtherBB.
11409     for (;; --BBI) {
11410       // Check to see if we find the matching store.
11411       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11412         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11413           return false;
11414         break;
11415       }
11416       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11417       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11418       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11419           BBI == OtherBB->begin())
11420         return false;
11421     }
11422     
11423     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11424     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11425     // StoreBB.
11426     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11427       // FIXME: This should really be AA driven.
11428       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11429         return false;
11430     }
11431   }
11432   
11433   // Insert a PHI node now if we need it.
11434   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11435   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11436     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11437     PN->reserveOperandSpace(2);
11438     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11439     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11440     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11441   }
11442   
11443   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11444   // insert it.
11445   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11446   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11447                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11448   
11449   // Nuke the old stores.
11450   EraseInstFromFunction(SI);
11451   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11452   ++NumCombined;
11453   return true;
11454 }
11455
11456
11457 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11458   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11459   Value *X = 0;
11460   BasicBlock *TrueDest;
11461   BasicBlock *FalseDest;
11462   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11463       !isa<Constant>(X)) {
11464     // Swap Destinations and condition...
11465     BI.setCondition(X);
11466     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11467     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11468     return &BI;
11469   }
11470
11471   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11472   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11473   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11474                              TrueDest, FalseDest)))
11475     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11476          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11477       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11478       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11479       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11480       NewSCC->takeName(I);
11481       // Swap Destinations and condition...
11482       BI.setCondition(NewSCC);
11483       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11484       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11485       RemoveFromWorkList(I);
11486       I->eraseFromParent();
11487       AddToWorkList(NewSCC);
11488       return &BI;
11489     }
11490
11491   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11492   ICmpInst::Predicate IPred;
11493   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11494                       TrueDest, FalseDest)))
11495     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11496          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11497          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11498       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11499       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11500       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11501       NewSCC->takeName(I);
11502       // Swap Destinations and condition...
11503       BI.setCondition(NewSCC);
11504       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11505       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11506       RemoveFromWorkList(I);
11507       I->eraseFromParent();;
11508       AddToWorkList(NewSCC);
11509       return &BI;
11510     }
11511
11512   return 0;
11513 }
11514
11515 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11516   Value *Cond = SI.getCondition();
11517   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11518     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11519       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11520         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11521         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11522           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11523                                                 AddRHS));
11524         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11525         AddToWorkList(I);
11526         return &SI;
11527       }
11528   }
11529   return 0;
11530 }
11531
11532 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11533   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11534
11535   if (!EV.hasIndices())
11536     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11537
11538   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11539     if (isa<UndefValue>(C))
11540       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11541       
11542     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11543       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11544
11545     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11546       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11547       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11548       if (EV.getNumIndices() > 1)
11549         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11550         // first index
11551         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11552       else
11553         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11554     }
11555     return 0; // Can't handle other constants
11556   } 
11557   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11558     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11559     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11560     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11561          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11562          exti != exte && insi != inse;
11563          ++exti, ++insi) {
11564       if (*insi != *exti)
11565         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11566         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11567         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11568         // operand of the insert. i.e., replace
11569         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11570         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11571         // with
11572         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11573         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11574                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11575     }
11576     if (exti == exte && insi == inse)
11577       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11578       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11579       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11580       // with "i32 42"
11581       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11582     if (exti == exte) {
11583       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11584       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11585       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11586       // with
11587       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11588       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11589       // by switching the order of the insert and extract (though the
11590       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11591       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11592         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11593                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11594         EV);
11595       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11596                                      insi, inse);
11597     }
11598     if (insi == inse)
11599       // The insert list is a prefix of the extract list
11600       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11601       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11602       // i.e., replace
11603       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11604       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11605       // with
11606       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11607       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11608                                       exti, exte);
11609   }
11610   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11611   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11612   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11613   // the value inserted, if appropriate).
11614   return 0;
11615 }
11616
11617 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11618 /// is to leave as a vector operation.
11619 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11620   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11621     return true;
11622   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11623     if (isConstant) return true;
11624     // If all elts are the same, we can extract.
11625     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11626     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11627       if (C->getOperand(i) != Op0)
11628         return false;
11629     return true;
11630   }
11631   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11632   if (!I) return false;
11633   
11634   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11635   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11636   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11637       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11638     return true;
11639   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11640     return true;
11641   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11642     if (BO->hasOneUse() &&
11643         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11644          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11645       return true;
11646   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11647     if (CI->hasOneUse() &&
11648         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11649          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11650       return true;
11651   
11652   return false;
11653 }
11654
11655 /// Read and decode a shufflevector mask.
11656 ///
11657 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11658 /// elements in the input.
11659 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11660   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11661   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11662     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11663   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11664     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11665
11666   std::vector<unsigned> Result;
11667   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11668   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11669     if (isa<UndefValue>(*i))
11670       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11671     else
11672       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11673   return Result;
11674 }
11675
11676 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11677 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11678 /// extracted from the vector.
11679 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11680   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11681   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11682   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11683   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11684     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11685   
11686   if (isa<UndefValue>(V))
11687     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11688   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11689     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11690   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11691     return CP->getOperand(EltNo);
11692   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11693     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11694     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11695       return 0;
11696     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11697     
11698     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11699     // inserted value.
11700     if (EltNo == IIElt) 
11701       return III->getOperand(1);
11702     
11703     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11704     // vector input.
11705     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11706   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11707     unsigned LHSWidth =
11708       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11709     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11710     if (InEl < LHSWidth)
11711       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11712     else if (InEl < LHSWidth*2)
11713       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11714     else
11715       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11716   }
11717   
11718   // Otherwise, we don't know.
11719   return 0;
11720 }
11721
11722 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11723   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11724   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11725     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11726
11727   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11728   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11729     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11730   
11731   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11732     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11733     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11734     // (we do that below, but only when the index is constant).
11735     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11736     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11737       if (C->getOperand(i) != op0) {
11738         op0 = 0; 
11739         break;
11740       }
11741     if (op0)
11742       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11743   }
11744   
11745   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11746   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11747   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11748     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11749     unsigned VectorWidth = 
11750       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11751       
11752     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11753     // crashing the code below.
11754     if (IndexVal >= VectorWidth)
11755       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11756     
11757     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11758     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11759     // property.
11760     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11761       uint64_t UndefElts;
11762       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11763                                                 1 << IndexVal,
11764                                                 UndefElts)) {
11765         EI.setOperand(0, V);
11766         return &EI;
11767       }
11768     }
11769     
11770     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11771       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11772     
11773     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11774     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11775     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11776     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11777       if (const VectorType *VT = 
11778               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11779         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11780           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11781             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11782     }
11783   }
11784   
11785   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11786     if (I->hasOneUse()) {
11787       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11788       // profitable to do so
11789       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11790         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11791         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11792           ExtractElementInst *newEI0 = 
11793             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11794                                    EI.getName()+".lhs");
11795           ExtractElementInst *newEI1 =
11796             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11797                                    EI.getName()+".rhs");
11798           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11799           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11800           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11801         }
11802       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11803         unsigned AS = 
11804           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11805         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11806                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11807         GetElementPtrInst *GEP =
11808           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11809         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11810         return new LoadInst(GEP);
11811       }
11812     }
11813     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11814       // Extracting the inserted element?
11815       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11816         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11817       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11818       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11819       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11820           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11821         AddUsesToWorkList(EI);
11822         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11823         return &EI;
11824       }
11825     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11826       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11827       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11828       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11829         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11830         Value *Src;
11831         unsigned LHSWidth =
11832           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11833
11834         if (SrcIdx < LHSWidth)
11835           Src = SVI->getOperand(0);
11836         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11837           SrcIdx -= LHSWidth;
11838           Src = SVI->getOperand(1);
11839         } else {
11840           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11841         }
11842         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11843       }
11844     }
11845   }
11846   return 0;
11847 }
11848
11849 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11850 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11851 /// Otherwise, return false.
11852 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11853                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11854   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11855          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11856   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11857
11858   if (isa<UndefValue>(V)) {
11859     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11860     return true;
11861   } else if (V == LHS) {
11862     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11863       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11864     return true;
11865   } else if (V == RHS) {
11866     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11867       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11868     return true;
11869   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11870     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11871     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11872     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11873     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11874     
11875     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11876       return false;
11877     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11878     
11879     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11880       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11881       // transitively ok.
11882       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11883         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11884         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11885         return true;
11886       }      
11887     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11888       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11889           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11890         unsigned ExtractedIdx =
11891           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11892         
11893         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11894         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11895           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11896           // transitively ok.
11897           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11898             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11899             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11900               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11901                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11902             } else {
11903               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11904               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11905                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11906               
11907             }
11908             return true;
11909           }
11910         }
11911       }
11912     }
11913   }
11914   // TODO: Handle shufflevector here!
11915   
11916   return false;
11917 }
11918
11919 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11920 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11921 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11922 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11923                                      Value *&RHS) {
11924   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11925          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11926          "Invalid shuffle!");
11927   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11928
11929   if (isa<UndefValue>(V)) {
11930     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11931     return V;
11932   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11933     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11934     return V;
11935   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11936     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11937     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11938     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11939     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11940     
11941     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11942       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11943           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11944         unsigned ExtractedIdx =
11945           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11946         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11947         
11948         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11949         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11950         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11951           RHS = EI->getOperand(0);
11952           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11953           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11954             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11955           return V;
11956         }
11957         
11958         if (VecOp == RHS) {
11959           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11960           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11961           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11962             if (i != InsertedIdx)
11963               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11964           }
11965           return V;
11966         }
11967         
11968         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11969         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11970         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11971           return EI->getOperand(0);
11972         
11973       }
11974     }
11975   }
11976   // TODO: Handle shufflevector here!
11977   
11978   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11979   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11980     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11981   return V;
11982 }
11983
11984 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11985   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11986   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11987   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11988   
11989   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11990   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11991     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11992   
11993   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11994   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11995   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11996     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11997         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11998       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11999       unsigned ExtractedIdx =
12000         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12001       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12002       
12003       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12004         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12005       
12006       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12007         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12008       
12009       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12010       // back into the same place, just use the input vector.
12011       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12012         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12013       
12014       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
12015       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
12016       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
12017       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
12018       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
12019         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
12020         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
12021         // Build a new shuffle mask.
12022         std::vector<Constant*> Mask;
12023         if (isa<UndefValue>(VecOp))
12024           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12025         else {
12026           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
12027           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
12028                                                        NumVectorElts));
12029         } 
12030         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
12031         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
12032                                      ConstantVector::get(Mask));
12033       }
12034       
12035       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12036       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12037       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12038         std::vector<Constant*> Mask;
12039         Value *RHS = 0;
12040         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
12041         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12042         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12043         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
12044       }
12045     }
12046   }
12047
12048   return 0;
12049 }
12050
12051
12052 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12053   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12054   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12055   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12056
12057   bool MadeChange = false;
12058
12059   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12060   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12061     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12062
12063   uint64_t UndefElts;
12064   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12065
12066   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12067     return 0;
12068
12069   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
12070   if (VWidth <= 64 &&
12071       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12072     LHS = SVI.getOperand(0);
12073     RHS = SVI.getOperand(1);
12074     MadeChange = true;
12075   }
12076   
12077   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12078   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12079   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12080     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12081       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12082       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12083     }
12084     
12085     // Remap any references to RHS to use LHS.
12086     std::vector<Constant*> Elts;
12087     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12088       if (Mask[i] >= 2*e)
12089         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12090       else {
12091         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12092             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12093           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12094           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12095         } else {
12096           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12097           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
12098         }
12099       }
12100     }
12101     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12102     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12103     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12104     LHS = SVI.getOperand(0);
12105     RHS = SVI.getOperand(1);
12106     MadeChange = true;
12107   }
12108   
12109   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12110   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12111     
12112   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12113     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12114     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12115     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12116       
12117     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12118     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12119   }
12120
12121   // Eliminate identity shuffles.
12122   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12123   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12124   
12125   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12126   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12127   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12128   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12129   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12130   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12131   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12132   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12133   // (splat(splat)) -> splat.
12134   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12135     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12136       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12137
12138       std::vector<unsigned> NewMask;
12139       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12140         if (Mask[i] >= 2*e)
12141           NewMask.push_back(2*e);
12142         else
12143           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12144       
12145       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12146       // the replacement.
12147       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12148         unsigned LHSInNElts =
12149           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12150         std::vector<Constant*> Elts;
12151         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12152           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12153             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12154           } else {
12155             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
12156           }
12157         }
12158         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12159                                      LHSSVI->getOperand(1),
12160                                      ConstantVector::get(Elts));
12161       }
12162     }
12163   }
12164
12165   return MadeChange ? &SVI : 0;
12166 }
12167
12168
12169
12170
12171 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12172 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12173 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12174 /// end of its block.
12175 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12176   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12177
12178   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12179   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
12180     return false;
12181
12182   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12183   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12184         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12185     return false;
12186
12187   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12188   // the end of block that could change the value.
12189   if (I->mayReadFromMemory()) {
12190     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12191          Scan != E; ++Scan)
12192       if (Scan->mayWriteToMemory())
12193         return false;
12194   }
12195
12196   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12197
12198   I->moveBefore(InsertPos);
12199   ++NumSunkInst;
12200   return true;
12201 }
12202
12203
12204 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12205 /// all reachable code to the worklist.
12206 ///
12207 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12208 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12209 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12210 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12211 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12212 ///
12213 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12214                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12215                                        InstCombiner &IC,
12216                                        const TargetData *TD) {
12217   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12218   Worklist.push_back(BB);
12219
12220   while (!Worklist.empty()) {
12221     BB = Worklist.back();
12222     Worklist.pop_back();
12223     
12224     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12225     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12226
12227     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12228     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12229       Instruction *Inst = BBI++;
12230       
12231       // DCE instruction if trivially dead.
12232       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12233         ++NumDeadInst;
12234         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12235         Inst->eraseFromParent();
12236         continue;
12237       }
12238       
12239       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12240       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12241         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12242         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12243         ++NumConstProp;
12244         Inst->eraseFromParent();
12245         continue;
12246       }
12247      
12248       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12249       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12250       // two intrinsics. 
12251       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12252       if (DBI_Next) {
12253         if (DBI_Prev
12254             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12255             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12256           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12257           DBI_Prev->eraseFromParent();
12258         }
12259         DBI_Prev = DBI_Next;
12260       }
12261
12262       IC.AddToWorkList(Inst);
12263     }
12264
12265     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12266     // constant, only visit the reachable successor.
12267     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12268     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12269       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12270         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12271         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12272         Worklist.push_back(ReachableBB);
12273         continue;
12274       }
12275     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12276       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12277         // See if this is an explicit destination.
12278         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12279           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12280             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12281             Worklist.push_back(ReachableBB);
12282             continue;
12283           }
12284         
12285         // Otherwise it is the default destination.
12286         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12287         continue;
12288       }
12289     }
12290     
12291     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12292       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12293   }
12294 }
12295
12296 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12297   bool Changed = false;
12298   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12299   
12300   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12301              << F.getNameStr() << "\n");
12302
12303   {
12304     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12305     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12306     // track of which blocks we visit.
12307     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12308     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12309
12310     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12311     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12312     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12313     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12314       if (!Visited.count(BB)) {
12315         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12316         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12317           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12318
12319           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12320           ++NumDeadInst;
12321
12322           if (!I->use_empty())
12323             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12324           I->eraseFromParent();
12325           Changed = true;
12326         }
12327       }
12328   }
12329
12330   while (!Worklist.empty()) {
12331     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12332     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12333
12334     // Check to see if we can DCE the instruction.
12335     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12336       // Add operands to the worklist.
12337       if (I->getNumOperands() < 4)
12338         AddUsesToWorkList(*I);
12339       ++NumDeadInst;
12340
12341       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12342
12343       I->eraseFromParent();
12344       RemoveFromWorkList(I);
12345       Changed = true;
12346       continue;
12347     }
12348
12349     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12350     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12351       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12352
12353       // Add operands to the worklist.
12354       AddUsesToWorkList(*I);
12355       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12356
12357       ++NumConstProp;
12358       I->eraseFromParent();
12359       RemoveFromWorkList(I);
12360       Changed = true;
12361       continue;
12362     }
12363
12364     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12365       // See if we can constant fold its operands.
12366       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
12367         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i))
12368           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12369             if (NewC != CE) {
12370               i->set(NewC);
12371               Changed = true;
12372             }
12373     }
12374
12375     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12376     if (I->hasOneUse()) {
12377       BasicBlock *BB = I->getParent();
12378       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12379       if (UserParent != BB) {
12380         bool UserIsSuccessor = false;
12381         // See if the user is one of our successors.
12382         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12383           if (*SI == UserParent) {
12384             UserIsSuccessor = true;
12385             break;
12386           }
12387
12388         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12389         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12390         // otherwise), we can keep going.
12391         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12392             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12393           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12394           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12395       }
12396     }
12397
12398     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12399 #ifndef NDEBUG
12400     std::string OrigI;
12401 #endif
12402     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12403     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12404       ++NumCombined;
12405       // Should we replace the old instruction with a new one?
12406       if (Result != I) {
12407         DOUT << "IC: Old = " << *I
12408              << "    New = " << *Result;
12409
12410         // Everything uses the new instruction now.
12411         I->replaceAllUsesWith(Result);
12412
12413         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12414         AddToWorkList(Result);
12415         AddUsersToWorkList(*Result);
12416
12417         // Move the name to the new instruction first.
12418         Result->takeName(I);
12419
12420         // Insert the new instruction into the basic block...
12421         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12422         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12423
12424         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12425           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12426             ++InsertPos;
12427
12428         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12429
12430         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12431         // use counts.
12432         AddUsesToWorkList(*I);
12433
12434         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12435         // we do not process an instruction that has been deleted.
12436         RemoveFromWorkList(I);
12437
12438         // Erase the old instruction.
12439         InstParent->getInstList().erase(I);
12440       } else {
12441 #ifndef NDEBUG
12442         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12443              << "    New = " << *I;
12444 #endif
12445
12446         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12447         // if so, remove it.
12448         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12449           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12450           // use counts.
12451           AddUsesToWorkList(*I);
12452
12453           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12454           // occurrences of this instruction.
12455           RemoveFromWorkList(I);
12456           I->eraseFromParent();
12457         } else {
12458           AddToWorkList(I);
12459           AddUsersToWorkList(*I);
12460         }
12461       }
12462       Changed = true;
12463     }
12464   }
12465
12466   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12467     
12468   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12469   WorklistMap.clear();
12470   return Changed;
12471 }
12472
12473
12474 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12475   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12476   
12477   bool EverMadeChange = false;
12478
12479   // Iterate while there is work to do.
12480   unsigned Iteration = 0;
12481   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12482     EverMadeChange = true;
12483   return EverMadeChange;
12484 }
12485
12486 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12487   return new InstCombiner();
12488 }