Factor some code to handle "load (constantexpr cast foo)" just like
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source 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 algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add int %X, 1
16 //    %Z = add int %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All SetCC 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 //    N. This list is incomplete
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/Instructions.h"
39 #include "llvm/Intrinsics.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/Constants.h"
42 #include "llvm/DerivedTypes.h"
43 #include "llvm/GlobalVariable.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/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "Support/Debug.h"
52 #include "Support/Statistic.h"
53 #include <algorithm>
54 using namespace llvm;
55
56 namespace {
57   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
58   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
59   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
60
61   class InstCombiner : public FunctionPass,
62                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
63     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
64     std::vector<Instruction*> WorkList;
65     TargetData *TD;
66
67     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
68     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
69     /// now.
70     ///
71     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
72       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
73            UI != UE; ++UI)
74         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
75     }
76
77     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
78     /// the work lists because they might get more simplified now.
79     ///
80     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
81       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
82         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
83           WorkList.push_back(Op);
84     }
85
86     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
87     void removeFromWorkList(Instruction *I);
88   public:
89     virtual bool runOnFunction(Function &F);
90
91     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
92       AU.addRequired<TargetData>();
93       AU.setPreservesCFG();
94     }
95
96     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
97
98     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
99     // instruction types.  The semantics are as follows:
100     // Return Value:
101     //    null        - No change was made
102     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
103     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
104     //   
105     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
106     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
107     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
108     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
109     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
110     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
111     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
112     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
113     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
114     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
115     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
116     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
117     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
118     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
119     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
120     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
121     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
122     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
123     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
124     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
125     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
126
127     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
128     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
129
130   private:
131     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
132     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
133
134   public:
135     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
136     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
137     //
138     Value *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
139       assert(New && New->getParent() == 0 &&
140              "New instruction already inserted into a basic block!");
141       BasicBlock *BB = Old.getParent();
142       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
143       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
144       return New;
145     }
146
147     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
148     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
149     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
150     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
151     // modified.
152     //
153     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
154       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
155       if (&I != V) {
156         I.replaceAllUsesWith(V);
157         return &I;
158       } else {
159         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
160         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
161         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
162         return &I;
163       }
164     }
165
166     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
167     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
168     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
169     // this function.
170     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
171       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
172       AddUsesToWorkList(I);
173       removeFromWorkList(&I);
174       I.getParent()->getInstList().erase(&I);
175       return 0;  // Don't do anything with FI
176     }
177
178
179   private:
180     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
181     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
182     /// casts that are known to not do anything...
183     ///
184     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
185                                    Instruction *InsertBefore);
186
187     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
188     // operators...
189     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
190
191     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
192                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
193   };
194
195   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
196 }
197
198 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
199 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
200 static unsigned getComplexity(Value *V) {
201   if (isa<Instruction>(V)) {
202     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
203       return 2;
204     return 3;
205   }
206   if (isa<Argument>(V)) return 2;
207   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
208 }
209
210 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
211 // it.
212 static bool isOnlyUse(Value *V) {
213   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
214 }
215
216 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
217 // though a va_arg area...
218 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
219   switch (Ty->getTypeID()) {
220   case Type::SByteTyID:
221   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
222   case Type::UByteTyID:
223   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
224   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
225   default:               return Ty;
226   }
227 }
228
229 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
230 // operators:
231 //
232 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
233 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
234 //     binary operators.
235 //
236 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
237 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
238 //
239 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
240   bool Changed = false;
241   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
242     Changed = !I.swapOperands();
243   
244   if (!I.isAssociative()) return Changed;
245   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
246   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
247     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
248       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
249         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
250                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
251                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
252         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
253         I.setOperand(1, Folded);
254         return true;
255       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
256         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
257             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
258           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
259           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
260
261           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
262           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
263           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
264                                                     Op1->getOperand(0),
265                                                     Op1->getName(), &I);
266           WorkList.push_back(New);
267           I.setOperand(0, New);
268           I.setOperand(1, Folded);
269           return true;
270         }      
271     }
272   return Changed;
273 }
274
275 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
276 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
277 //
278 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
279   if (BinaryOperator::isNeg(V))
280     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
281
282   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
283   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
284     return ConstantExpr::getNeg(C);
285   return 0;
286 }
287
288 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
289   if (BinaryOperator::isNot(V))
290     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
291
292   // Constants can be considered to be not'ed values...
293   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
294     return ConstantExpr::getNot(C);
295   return 0;
296 }
297
298 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
299 // other computations (because it has a constant operand), return the
300 // non-constant operand of the multiply.
301 //
302 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
303   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
304     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
305       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
306         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
307           return I->getOperand(0);
308   return 0;
309 }
310
311 // dyn_castMaskingAnd - If this value is an And instruction masking a value with
312 // a constant, return the constant being anded with.
313 //
314 template<class ValueType>
315 static inline Constant *dyn_castMaskingAnd(ValueType *V) {
316   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
317     if (I->getOpcode() == Instruction::And)
318       return dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
319
320   // If this is a constant, it acts just like we were masking with it.
321   return dyn_cast<Constant>(V);
322 }
323
324 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
325 // power of 2.
326 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
327   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
328   unsigned Count = 0;
329   while (Val != 1) {
330     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
331     Val >>= 1;
332     ++Count;
333   }
334   return Count;
335 }
336
337
338 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
339 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
340 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
341 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
342 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
343 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
344 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
345 ///
346 template<typename Functor>
347 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
348   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
349   Value *LHS = Root.getOperand(0);
350
351   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
352   if (F.shouldApply(LHS))
353     return F.apply(Root);
354
355   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
356   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
357   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
358     // Should we apply this transform to the RHS?
359     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
360
361     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
362     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
363       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
364       ShouldApply = true;
365     }
366
367     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
368     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
369     if (ShouldApply) {
370       BasicBlock *BB = Root.getParent();
371       
372       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
373       // and perform the reassociation.
374       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
375
376       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
377       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
378
379       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
380       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
381       if (&Root == TmpLHSI) {
382         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
383         return 0;
384       }
385       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
386       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
387       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
388       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
389       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
390       ARI = Root;
391
392       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
393       // get to LHSI.
394       while (TmpLHSI != LHSI) {
395         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
396         // Move the instruction to immediately before the chain we are
397         // constructing to avoid breaking dominance properties.
398         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
399         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
400         ARI = NextLHSI;
401
402         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
403         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
404         TmpLHSI = NextLHSI;
405         ExtraOperand = NextOp;
406       }
407       
408       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
409       // the transformation...
410       return F.apply(Root);
411     }
412     
413     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
414   }
415   return 0;
416 }
417
418
419 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
420 struct AddRHS {
421   Value *RHS;
422   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
423   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
424   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
425     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
426                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
427   }
428 };
429
430 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
431 //                 iff C1&C2 == 0
432 struct AddMaskingAnd {
433   Constant *C2;
434   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
435   bool shouldApply(Value *LHS) const {
436     if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
437       return ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
438     return false;
439   }
440   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
441     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
442   }
443 };
444
445 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &BI, Value *SO,
446                                              InstCombiner *IC) {
447   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
448   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(BI.getOperand(1));
449   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(BI.getOperand(ConstIsRHS));
450
451   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
452     if (ConstIsRHS)
453       return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
454     return ConstantExpr::get(BI.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
455   }
456
457   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
458   if (!ConstIsRHS)
459     std::swap(Op0, Op1);
460   Instruction *New;
461   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&BI))
462     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1);
463   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&BI))
464     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1);
465   else {
466     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
467     abort();
468   }
469   return IC->InsertNewInstBefore(New, BI);
470 }
471
472 // FoldBinOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
473 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
474 // select arguments.
475 static Instruction *FoldBinOpIntoSelect(Instruction &BI, SelectInst *SI,
476                                         InstCombiner *IC) {
477   // Don't modify shared select instructions
478   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
479   Value *TV = SI->getOperand(1);
480   Value *FV = SI->getOperand(2);
481
482   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
483     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, TV, IC);
484     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(BI, FV, IC);
485
486     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
487                           SelectFalseVal);
488   }
489   return 0;
490 }
491
492 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
493   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
494   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
495
496   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
497     // X + 0 --> X
498     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
499         RHSC->isNullValue())
500       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
501     
502     // X + (signbit) --> X ^ signbit
503     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
504       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
505       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
506       if (Val == (1ULL << NumBits-1))
507         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
508     }
509   }
510
511   // X + X --> X << 1
512   if (I.getType()->isInteger())
513     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
514
515   // -A + B  -->  B - A
516   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
517     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
518
519   // A + -B  -->  A - B
520   if (!isa<Constant>(RHS))
521     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
522       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
523
524   // X*C + X --> X * (C+1)
525   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
526     Constant *CP1 =
527       ConstantExpr::getAdd(
528                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
529                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
530     return BinaryOperator::createMul(RHS, CP1);
531   }
532
533   // X + X*C --> X * (C+1)
534   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
535     Constant *CP1 =
536       ConstantExpr::getAdd(
537                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
538                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
539     return BinaryOperator::createMul(LHS, CP1);
540   }
541
542   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
543   if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
544     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
545
546   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
547     if (Instruction *ILHS = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
548       switch (ILHS->getOpcode()) {
549       case Instruction::Xor:
550         // ~X + C --> (C-1) - X
551         if (ConstantInt *XorRHS = dyn_cast<ConstantInt>(ILHS->getOperand(1)))
552           if (XorRHS->isAllOnesValue())
553             return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CRHS,
554                                             ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
555                                           ILHS->getOperand(0));
556         break;
557       case Instruction::Select:
558         // Try to fold constant add into select arguments.
559         if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I,cast<SelectInst>(ILHS),this))
560           return R;
561
562       default: break;
563       }
564     }
565   }
566
567   return Changed ? &I : 0;
568 }
569
570 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
571 // highest order bit set.
572 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
573   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
574   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
575 }
576
577 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
578   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
579 }
580
581 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
582 ///
583 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
584   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
585     const Type *CTy = CI->getType();
586     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
587     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
588       if (CTy->getPrimitiveSize() == OpTy->getPrimitiveSize())
589         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
590     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
591       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
592   }
593   return V;
594 }
595
596 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
597   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
598
599   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
600     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
601
602   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
603   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
604     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
605
606   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
607     // Replace (-1 - A) with (~A)...
608     if (C->isAllOnesValue())
609       return BinaryOperator::createNot(Op1);
610
611     // C - ~X == X + (1+C)
612     if (BinaryOperator::isNot(Op1))
613       return BinaryOperator::createAdd(
614                     BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(Op1)),
615                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
616     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
617     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
618     if (C->isNullValue()) {
619       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
620       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
621         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
622           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
623             const Type *NewTy;
624             if (SI->getType()->isSigned())
625               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
626             else
627               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
628             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
629             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSize()*8-1) {
630               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
631               // value, then the new shift, then the new cast.
632               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
633                                                  SI->getOperand(0)->getName());
634               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
635               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
636                                                     CU, SI->getName());
637               if (NewShift->getType() == I.getType())
638                 return NewShift;
639               else {
640                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
641                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
642               }
643             }
644           }
645     }
646
647     // Try to fold constant sub into select arguments.
648     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
649       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
650         return R;
651   }
652
653   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
654     if (Op1I->hasOneUse()) {
655       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
656       // is not used by anyone else...
657       //
658       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
659           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
660         // Swap the two operands of the subexpr...
661         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
662         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
663         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
664         
665         // Create the new top level add instruction...
666         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
667       }
668
669       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
670       //
671       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
672           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
673         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
674
675         Value *NewNot =
676           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
677         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
678       }
679
680       // X - X*C --> X * (1-C)
681       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
682         Constant *CP1 =
683           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
684                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
685         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
686         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
687       }
688     }
689
690   // X*C - X --> X * (C-1)
691   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
692     Constant *CP1 =
693      ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
694                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
695     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
696     return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
697   }
698
699   return 0;
700 }
701
702 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
703 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
704 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
705   if (RHS->getType()->isSigned()) {
706     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
707     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
708            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
709   } else {
710     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
711     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
712     // the size of the integer type.
713     if (Opcode == Instruction::SetGE)
714       return RHSC->getValue() == 1ULL<<(RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1);
715     if (Opcode == Instruction::SetGT)
716       return RHSC->getValue() ==
717         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSize()*8-1))-1;
718   }
719   return false;
720 }
721
722 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
723   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
724   Value *Op0 = I.getOperand(0);
725
726   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
727   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
728     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
729
730       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
731       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
732         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
733           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
734             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
735                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
736       
737       if (CI->isNullValue())
738         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
739       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
740         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
741       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
742         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
743
744       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
745       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
746         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
747                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
748     } else {
749       ConstantFP *Op1F = cast<ConstantFP>(Op1);
750       if (Op1F->isNullValue())
751         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
752
753       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
754       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
755       if (Op1F->getValue() == 1.0)
756         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
757     }
758
759     // Try to fold constant mul into select arguments.
760     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
761       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
762         return R;
763   }
764
765   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
766     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
767       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
768
769   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
770   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
771   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
772   // formed.
773   CastInst *BoolCast = 0;
774   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
775     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
776       BoolCast = CI;
777   if (!BoolCast)
778     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
779       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
780         BoolCast = CI;
781   if (BoolCast) {
782     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
783       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
784       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
785
786       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
787       // multiply into a shift/and combination.
788       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
789           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
790         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
791         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
792                                           SCOpTy->getPrimitiveSize()*8-1);
793         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
794           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
795           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
796                                                     SCIOp0->getName()), I);
797         }
798
799         Value *V =
800           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
801                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
802                                             ".mask"), I);
803
804         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
805         // or truncate to the multiply type.
806         if (I.getType() != V->getType())
807           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
808         
809         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
810         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
811       }
812     }
813   }
814
815   return Changed ? &I : 0;
816 }
817
818 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
819   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
820     // div X, 1 == X
821     if (RHS->equalsInt(1))
822       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
823
824     // div X, -1 == -X
825     if (RHS->isAllOnesValue())
826       return BinaryOperator::createNeg(I.getOperand(0));
827
828     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
829     // if so, convert to a right shift.
830     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
831       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
832         if (uint64_t C = Log2(Val))
833           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
834                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
835   }
836
837   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
838   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
839     if (LHS->equalsInt(0))
840       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
841
842   return 0;
843 }
844
845
846 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
847   if (I.getType()->isSigned())
848     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
849       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
850           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() >= 0) {
851         // X % -Y -> X % Y
852         AddUsesToWorkList(I);
853         I.setOperand(1, RHSNeg);
854         return &I;
855       }
856
857   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
858     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
859       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
860
861     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
862     // if so, convert to a bitwise and.
863     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
864       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
865         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
866           return BinaryOperator::createAnd(I.getOperand(0),
867                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
868   }
869
870   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
871   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
872     if (LHS->equalsInt(0))
873       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
874
875   return 0;
876 }
877
878 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
879 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
880   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
881     // Calculate -1 casted to the right type...
882     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
883     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
884     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
885     return CU->getValue() == Val-1;
886   }
887
888   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
889   
890   // Calculate 0111111111..11111
891   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
892   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
893   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
894   return CS->getValue() == Val-1;
895 }
896
897 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
898 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
899   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
900     return CU->getValue() == 1;
901
902   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
903   
904   // Calculate 1111111111000000000000 
905   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
906   int64_t Val = -1;                    // All ones
907   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
908   return CS->getValue() == Val+1;
909 }
910
911 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
912 // constant.
913 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
914   uint64_t V = CI->getRawValue();
915   return V && (V & (V-1)) == 0;
916 }
917
918 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
919 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
920 ///
921 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
922 ///
923 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
924 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
925 /// if A < B.
926 ///
927 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
928   switch (SCI->getOpcode()) {
929     // False -> 0
930   case Instruction::SetGT: return 1;
931   case Instruction::SetEQ: return 2;
932   case Instruction::SetGE: return 3;
933   case Instruction::SetLT: return 4;
934   case Instruction::SetNE: return 5;
935   case Instruction::SetLE: return 6;
936     // True -> 7
937   default:
938     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
939     return 0;
940   }
941 }
942
943 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
944 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
945 /// SetCC instruction.
946 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
947   switch (Opcode) {
948   case 0: return ConstantBool::False;
949   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
950   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
951   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
952   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
953   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
954   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
955   case 7: return ConstantBool::True;
956   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
957   }
958 }
959
960 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
961 struct FoldSetCCLogical {
962   InstCombiner &IC;
963   Value *LHS, *RHS;
964   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
965     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
966   bool shouldApply(Value *V) const {
967     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
968       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
969               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
970     return false;
971   }
972   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
973     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
974     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
975       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
976       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
977     }
978
979     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
980     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
981     unsigned Code;
982     switch (Log.getOpcode()) {
983     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
984     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
985     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
986     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
987     }
988
989     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
990     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
991       return I;
992     // Otherwise, it's a constant boolean value...
993     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
994   }
995 };
996
997
998 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
999 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1000 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1001 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1002                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1003                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1004                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1005   Value *X = Op->getOperand(0);
1006   Constant *Together = 0;
1007   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1008     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1009
1010   switch (Op->getOpcode()) {
1011   case Instruction::Xor:
1012     if (Together->isNullValue()) {
1013       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) iff (C1&C2) == 0
1014       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
1015     } else if (Op->hasOneUse()) {
1016       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1017       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1018       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1019       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1020       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1021     }
1022     break;
1023   case Instruction::Or:
1024     // (X | C1) & C2 --> X & C2 iff C1 & C1 == 0
1025     if (Together->isNullValue())
1026       return BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
1027     else {
1028       if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1029         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1030       
1031       if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1032         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1033         std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1034         Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1035         InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1036         return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1037       }
1038     }
1039     break;
1040   case Instruction::Add:
1041     if (Op->hasOneUse()) {
1042       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1043       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1044       // single bit constant.
1045       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1046
1047       // Clear bits that are not part of the constant.
1048       AndRHSV &= (1ULL << AndRHS->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1049
1050       // If there is only one bit set...
1051       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1052         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1053         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1054         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1055         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1056             
1057         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1058         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1059           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1060           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1061           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1062           // no effect.
1063           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1064             TheAnd.setOperand(0, X);
1065             return &TheAnd;
1066           } else {
1067             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1068             // Pull the XOR out of the AND.
1069             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1070             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1071             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1072           }
1073         }
1074       }
1075     }
1076     break;
1077
1078   case Instruction::Shl: {
1079     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1080     // the anded constant includes them, clear them now!
1081     //
1082     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1083     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS,
1084                                         ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS));
1085     if (CI != AndRHS) {
1086       TheAnd.setOperand(1, CI);
1087       return &TheAnd;
1088     }
1089     break;
1090   } 
1091   case Instruction::Shr:
1092     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1093     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1094     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1095     //
1096     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1097       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1098       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS,
1099                                           ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS));
1100       if (CI != AndRHS) {
1101         TheAnd.setOperand(1, CI);
1102         return &TheAnd;
1103       }
1104     }
1105     break;
1106   }
1107   return 0;
1108 }
1109
1110
1111 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1112   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1113   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1114
1115   // and X, X = X   and X, 0 == 0
1116   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1117     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1118
1119   // and X, -1 == X
1120   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1121     if (RHS->isAllOnesValue())
1122       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1123
1124     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1125     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1126       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1127       Value *X = Op0I->getOperand(0);
1128       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1129         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, RHS, I))
1130           return Res;
1131     }
1132
1133     // Try to fold constant and into select arguments.
1134     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1135       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1136         return R;
1137   }
1138
1139   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1140   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1141
1142   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1143     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1144
1145   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - Demorgan's Law
1146   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1147     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1148                                                I.getName()+".demorgan");
1149     InsertNewInstBefore(Or, I);
1150     return BinaryOperator::createNot(Or);
1151   }
1152
1153   // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1154   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1155     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1156       return R;
1157
1158   return Changed ? &I : 0;
1159 }
1160
1161
1162
1163 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1164   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1165   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1166
1167   // or X, X = X   or X, 0 == X
1168   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1169     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1170
1171   // or X, -1 == -1
1172   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1173     if (RHS->isAllOnesValue())
1174       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1175
1176     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1177       // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1178       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && isOnlyUse(Op0))
1179         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
1180           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
1181           Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0I->getOperand(0), RHS,
1182                                                      Op0Name);
1183           InsertNewInstBefore(Or, I);
1184           return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, Op0CI));
1185         }
1186
1187       // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1188       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor && isOnlyUse(Op0))
1189         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
1190           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
1191           Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0I->getOperand(0), RHS,
1192                                                      Op0Name);
1193           InsertNewInstBefore(Or, I);
1194           return BinaryOperator::createXor(Or,
1195                                 ConstantExpr::getAnd(Op0CI,
1196                                                    ConstantExpr::getNot(RHS)));
1197         }
1198     }
1199
1200     // Try to fold constant and into select arguments.
1201     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1202       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1203         return R;
1204   }
1205
1206   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1207   if (Instruction *LHS = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1208     if (Instruction *RHS = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
1209       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0))
1210         if (Constant *C0 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
1211           if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
1212             return BinaryOperator::createAnd(LHS->getOperand(0),
1213                                              ConstantExpr::getOr(C0, C1));
1214
1215   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1216   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1217
1218   if (Op1 == Op0NotVal)   // ~A | A == -1
1219     return ReplaceInstUsesWith(I, 
1220                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1221
1222   if (Op0 == Op1NotVal)   // A | ~A == -1
1223     return ReplaceInstUsesWith(I, 
1224                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1225
1226   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - Demorgan's Law
1227   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1228     Value *And = InsertNewInstBefore(
1229                 BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal,
1230                                           Op1NotVal,I.getName()+".demorgan"),I);
1231     return BinaryOperator::createNot(And);
1232   }
1233
1234   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1235   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1236     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1237       return R;
1238
1239   return Changed ? &I : 0;
1240 }
1241
1242 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
1243 struct XorSelf {
1244   Value *RHS;
1245   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1246   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1247   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
1248     return &Xor;
1249   }
1250 };
1251
1252
1253 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1254   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1255   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1256
1257   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
1258   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
1259     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
1260     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1261   }
1262
1263   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1264     // xor X, 0 == X
1265     if (RHS->isNullValue())
1266       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1267
1268     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1269       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
1270       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
1271         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
1272           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
1273                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
1274
1275       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
1276       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
1277         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
1278           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
1279           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
1280                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1281           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
1282         }
1283
1284       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
1285       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
1286         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
1287         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
1288           Instruction *NotY =
1289             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1), 
1290                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
1291           InsertNewInstBefore(NotY, I);
1292           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
1293         }
1294       }
1295           
1296       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1297         switch (Op0I->getOpcode()) {
1298         case Instruction::Add:
1299           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
1300           if (RHS->isAllOnesValue()) {
1301             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
1302             return BinaryOperator::createSub(
1303                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
1304                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
1305                                           Op0I->getOperand(0));
1306           }
1307           break;
1308         case Instruction::And:
1309           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
1310           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
1311             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
1312           break;
1313         case Instruction::Or:
1314           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1315           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
1316             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
1317           break;
1318         default: break;
1319         }
1320     }
1321
1322     // Try to fold constant and into select arguments.
1323     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1324       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1325         return R;
1326   }
1327
1328   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
1329     if (X == Op1)
1330       return ReplaceInstUsesWith(I,
1331                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1332
1333   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
1334     if (X == Op0)
1335       return ReplaceInstUsesWith(I,
1336                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1337
1338   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
1339     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
1340       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
1341         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
1342         I.swapOperands();
1343         std::swap(Op0, Op1);
1344       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
1345         I.swapOperands();
1346         std::swap(Op0, Op1);
1347       }      
1348     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1349       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
1350         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
1351       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
1352         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
1353     }
1354
1355   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1356     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
1357       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
1358         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
1359       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
1360         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
1361                                                      Op1->getName()+".not"), I);
1362         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
1363       }
1364     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
1365       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
1366         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1367       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
1368         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1369     }
1370
1371   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1^C2 == 0
1372   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(Op0))
1373     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(Op1))
1374       if (ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
1375         return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
1376
1377   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1378   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1379     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1380       return R;
1381
1382   return Changed ? &I : 0;
1383 }
1384
1385 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
1386 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
1387   return ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1388 }
1389 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
1390   return ConstantExpr::getSub(C, ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1391 }
1392
1393 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1394 // true when both operands are equal...
1395 //
1396 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1397   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1398          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1399          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1400 }
1401
1402 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
1403   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1404   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1405   const Type *Ty = Op0->getType();
1406
1407   // setcc X, X
1408   if (Op0 == Op1)
1409     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
1410
1411   // setcc <global/alloca*>, 0 - Global/Stack value addresses are never null!
1412   if (isa<ConstantPointerNull>(Op1) && 
1413       (isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0)))
1414     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
1415
1416
1417   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
1418   if (Ty == Type::BoolTy) {
1419     // If this is <, >, or !=, we can change this into a simple xor instruction
1420     if (!isTrueWhenEqual(I))
1421       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
1422
1423     // Otherwise we need to make a temporary intermediate instruction and insert
1424     // it into the instruction stream.  This is what we are after:
1425     //
1426     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
1427     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
1428     //  setge bool %A, %B -> A | ~B
1429     //
1430     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {  // seteq case
1431       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
1432       InsertNewInstBefore(Xor, I);
1433       return BinaryOperator::createNot(Xor);
1434     }
1435
1436     // Handle the setXe cases...
1437     assert(I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1438            I.getOpcode() == Instruction::SetLE);
1439
1440     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
1441       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
1442
1443     // Now we just have the SetLE case.
1444     Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1445     InsertNewInstBefore(Not, I);
1446     return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
1447   }
1448
1449   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
1450   // can be folded into the comparison.
1451   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1452     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1453       if (LHSI->hasOneUse())
1454         switch (LHSI->getOpcode()) {
1455         case Instruction::And:
1456           if (isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1457           
1458
1459             // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
1460             // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
1461             // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
1462             // access.
1463             if (LHSI->getOperand(0)->hasOneUse())
1464               if (ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0)))
1465                 if (ConstantUInt *ShAmt =
1466                     dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1))) {
1467                   ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1468                   
1469                   // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
1470                   // into the mask.  This can only happen with signed shift
1471                   // rights, as they sign-extend.
1472                   const Type *Ty = Shift->getType();
1473                   if (Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
1474                       Shift->getType()->isUnsigned() ||
1475                       // To test for the bad case of the signed shr, see if any
1476                       // of the bits shifted in could be tested after the mask.
1477                       ConstantExpr::getAnd(ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Ty->getPrimitiveSize()*8-ShAmt->getValue())), AndCST)->isNullValue()) {
1478                     unsigned ShiftOp = Shift->getOpcode() == Instruction::Shl
1479                       ? Instruction::Shr : Instruction::Shl;
1480                     I.setOperand(1, ConstantExpr::get(ShiftOp, CI, ShAmt));
1481                     LHSI->setOperand(1,ConstantExpr::get(ShiftOp,AndCST,ShAmt));
1482                     LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
1483                     WorkList.push_back(Shift); // Shift is probably dead.
1484                     AddUsesToWorkList(I);
1485                     return &I;
1486                   }
1487                 }
1488           }
1489           break;
1490         case Instruction::Div:
1491           if (0 && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
1492             std::cerr << "COULD FOLD: " << *LHSI;
1493             std::cerr << "COULD FOLD: " << I << "\n";
1494           }
1495           break;
1496         case Instruction::Select:
1497           // If either operand of the select is a constant, we can fold the
1498           // comparison into the select arms, which will cause one to be
1499           // constant folded and the select turned into a bitwise or.
1500           Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
1501           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
1502             // Fold the known value into the constant operand.
1503             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
1504             // Insert a new SetCC of the other select operand.
1505             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
1506                                                       LHSI->getOperand(2), CI,
1507                                                       I.getName()), I);
1508           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
1509             // Fold the known value into the constant operand.
1510             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, CI);
1511             // Insert a new SetCC of the other select operand.
1512             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
1513                                                       LHSI->getOperand(1), CI,
1514                                                       I.getName()), I);
1515           }
1516
1517           if (Op1)
1518             return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
1519           break;
1520         }
1521
1522     // Simplify seteq and setne instructions...
1523     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1524         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
1525       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
1526
1527       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
1528       // operand is a constant, simplify a bit.
1529       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1530         switch (BO->getOpcode()) {
1531         case Instruction::Rem:
1532           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
1533           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
1534               BO->hasOneUse() &&
1535               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1)
1536             if (unsigned L2 =
1537                 Log2(cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue())) {
1538               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
1539               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
1540                                                              UTy, "tmp"), I);
1541               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
1542               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
1543                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
1544               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
1545                                             Constant::getNullValue(UTy));
1546             }
1547           break;          
1548
1549         case Instruction::Add:
1550           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
1551           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1552             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1553                                    ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
1554           } else if (CI->isNullValue()) {
1555             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1556             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1557             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1558             
1559             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1560               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
1561             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1562               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
1563             else if (BO->hasOneUse()) {
1564               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
1565               BO->setName("");
1566               InsertNewInstBefore(Neg, I);
1567               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
1568             }
1569           }
1570           break;
1571         case Instruction::Xor:
1572           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1573           // the explicit xor.
1574           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1575             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1576                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
1577
1578           // FALLTHROUGH
1579         case Instruction::Sub:
1580           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
1581           if (CI->isNullValue())
1582             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1583                                    BO->getOperand(1));
1584           break;
1585
1586         case Instruction::Or:
1587           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1588           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1589           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1590             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
1591             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
1592               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1593           }
1594           break;
1595
1596         case Instruction::And:
1597           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1598             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1599             // comparison can never succeed!
1600             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
1601                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
1602               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1603
1604             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
1605             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
1606               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
1607                                      Instruction::SetNE, Op0,
1608                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
1609
1610             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
1611             // to be a signed value as appropriate.
1612             if (isSignBit(BOC)) {
1613               Value *X = BO->getOperand(0);
1614               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
1615               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
1616                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
1617                 CastInst *NewCI = new CastInst(X,DestTy,X->getName()+".signed");
1618                 InsertNewInstBefore(NewCI, I);
1619                 X = NewCI;
1620               }
1621               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
1622                                          Instruction::SetGE, X,
1623                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
1624             }
1625           }
1626         default: break;
1627         }
1628       }
1629     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
1630       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
1631       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1632         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
1633         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
1634         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSize();
1635         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
1636             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSize()) {
1637           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) && 
1638                  "Source and destination signednesses should differ!");
1639           if (Cast->getType()->isSigned()) {
1640             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
1641             // vicinity of zero.
1642             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
1643               // X < 0  => x > 127
1644               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
1645                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1));
1646             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
1647                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
1648               // X > -1  => x < 128
1649               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
1650                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize*8-1)));
1651           } else {
1652             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
1653             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
1654                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize*8-1))
1655               // X < 128 => X > -1
1656               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
1657                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
1658             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
1659                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize*8-1))-1)
1660               // X > 127 => X < 0
1661               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
1662                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
1663           }
1664         }
1665       }
1666     }
1667
1668     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
1669     if (CI->isMinValue()) {
1670       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
1671         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1672       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
1673         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1674       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
1675         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1676       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
1677         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1678
1679     } else if (CI->isMaxValue()) {
1680       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
1681         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1682       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
1683         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1684       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
1685         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
1686       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
1687         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
1688
1689       // Comparing against a value really close to min or max?
1690     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
1691       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
1692         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
1693       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
1694         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
1695
1696     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
1697       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
1698         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
1699       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
1700         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
1701     }
1702
1703     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
1704     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
1705     // already been handled above, this requires little checking.
1706     //
1707     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
1708       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
1709     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
1710       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
1711   }
1712
1713   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
1714   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
1715   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1716     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
1717     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
1718         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
1719         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1720          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
1721       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
1722       // operand, where it can often be eliminated completely.
1723       Op0 = CastOp0;
1724       
1725       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
1726       // well.
1727       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
1728         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
1729                                                                Op0->getType()))
1730           Op1 = CI2->getOperand(0);
1731       
1732       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
1733       if (Op1->getType() != Op0->getType())
1734         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1735           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
1736         } else {
1737           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
1738           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
1739           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
1740         }
1741       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
1742     }
1743
1744     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
1745     // This comes up when you have code like
1746     //   int X = A < B;
1747     //   if (X) ...
1748     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
1749     // with a constant.
1750     if (ConstantInt *ConstantRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1751       const Type *SrcTy = CastOp0->getType();
1752       const Type *DestTy = Op0->getType();
1753       if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
1754           (SrcTy->isUnsigned() || SrcTy == Type::BoolTy)) {
1755         // Ok, we have an expansion of operand 0 into a new type.  Get the
1756         // constant value, masink off bits which are not set in the RHS.  These
1757         // could be set if the destination value is signed.
1758         uint64_t ConstVal = ConstantRHS->getRawValue();
1759         ConstVal &= (1ULL << DestTy->getPrimitiveSize()*8)-1;
1760
1761         // If the constant we are comparing it with has high bits set, which
1762         // don't exist in the original value, the values could never be equal,
1763         // because the source would be zero extended.
1764         unsigned SrcBits =
1765           SrcTy == Type::BoolTy ? 1 : SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
1766         bool HasSignBit = ConstVal & (1ULL << (DestTy->getPrimitiveSize()*8-1));
1767         if (ConstVal & ~((1ULL << SrcBits)-1)) {
1768           switch (I.getOpcode()) {
1769           default: assert(0 && "Unknown comparison type!");
1770           case Instruction::SetEQ:
1771             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1772           case Instruction::SetNE:
1773             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1774           case Instruction::SetLT:
1775           case Instruction::SetLE:
1776             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1777               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1778             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1779           case Instruction::SetGT:
1780           case Instruction::SetGE:
1781             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1782               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1783             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1784           }
1785         }
1786         
1787         // Otherwise, we can replace the setcc with a setcc of the smaller
1788         // operand value.
1789         Op1 = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(Op1), SrcTy);
1790         return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), CastOp0, Op1);
1791       }
1792     }
1793   }
1794   return Changed ? &I : 0;
1795 }
1796
1797
1798
1799 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
1800   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
1801   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1802   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
1803
1804   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
1805   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
1806   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
1807       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
1808     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1809
1810   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
1811   if (!isLeftShift)
1812     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1813       if (CSI->isAllOnesValue())
1814         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
1815
1816   // Try to fold constant and into select arguments.
1817   if (isa<Constant>(Op0))
1818     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1819       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1820         return R;
1821
1822   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
1823     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
1824     // of a signed value.
1825     //
1826     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1827     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
1828       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
1829         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
1830       else {
1831         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
1832         return &I;
1833       }
1834     }
1835
1836     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
1837     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1838       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
1839         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1840           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
1841                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
1842     
1843     // Try to fold constant and into select arguments.
1844     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1845       if (Instruction *R = FoldBinOpIntoSelect(I, SI, this))
1846         return R;
1847
1848     // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
1849     // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
1850     if (Op0->hasOneUse())
1851       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1852         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
1853           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
1854           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
1855
1856           switch (Op0BO->getOpcode()) {
1857           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
1858           case Instruction::Or:
1859           case Instruction::Xor:
1860             highBitSet = false;
1861             break;
1862           case Instruction::And:
1863             highBitSet = true;
1864             break;
1865           }
1866
1867           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
1868           // by the logical operation, do not perform the transformation.
1869           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
1870           // the constant which would cause it to be modified for this
1871           // operation.
1872           //
1873           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
1874             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
1875             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
1876           }
1877
1878           if (isValid) {
1879             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
1880
1881             Instruction *NewShift =
1882               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
1883                             Op0BO->getName());
1884             Op0BO->setName("");
1885             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1886
1887             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
1888                                           NewRHS);
1889           }
1890         }
1891
1892     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
1893     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1894       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
1895                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
1896         unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
1897         unsigned ShiftAmt2 = CUI->getValue();
1898         
1899         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
1900         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
1901           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
1902           if (Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8 < Amt)
1903             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1904           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
1905                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
1906         }
1907         
1908         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
1909         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
1910         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
1911         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
1912           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
1913           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
1914           if (isLeftShift)
1915             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
1916           else
1917             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
1918           
1919           Instruction *Mask =
1920             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
1921                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
1922           InsertNewInstBefore(Mask, I);
1923           
1924           // Figure out what flavor of shift we should use...
1925           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
1926             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
1927           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
1928             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
1929                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
1930           } else {
1931             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
1932                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
1933           }
1934         }
1935       }
1936   }
1937
1938   return 0;
1939 }
1940
1941
1942 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
1943 // instruction.
1944 //
1945 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
1946                                           const Type *DstTy) {
1947
1948   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
1949   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example 
1950   // int->float->int would not be allowed)
1951   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
1952     return true;
1953
1954   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
1955   // change...
1956   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
1957     unsigned SrcSize = SrcTy->getPrimitiveSize();
1958     unsigned MidSize = MidTy->getPrimitiveSize();
1959     unsigned DstSize = DstTy->getPrimitiveSize();
1960
1961     // Cases where we are monotonically decreasing the size of the type are
1962     // always ok, regardless of what sign changes are going on.
1963     //
1964     if (SrcSize >= MidSize && MidSize >= DstSize)
1965       return true;
1966
1967     // Cases where the source and destination type are the same, but the middle
1968     // type is bigger are noops.
1969     //
1970     if (SrcSize == DstSize && MidSize > SrcSize)
1971       return true;
1972
1973     // If we are monotonically growing, things are more complex.
1974     //
1975     if (SrcSize <= MidSize && MidSize <= DstSize) {
1976       // We have eight combinations of signedness to worry about. Here's the
1977       // table:
1978       static const int SignTable[8] = {
1979         // CODE, SrcSigned, MidSigned, DstSigned, Comment
1980         1,     //   U          U          U       Always ok
1981         1,     //   U          U          S       Always ok
1982         3,     //   U          S          U       Ok iff SrcSize != MidSize
1983         3,     //   U          S          S       Ok iff SrcSize != MidSize
1984         0,     //   S          U          U       Never ok
1985         2,     //   S          U          S       Ok iff MidSize == DstSize
1986         1,     //   S          S          U       Always ok
1987         1,     //   S          S          S       Always ok
1988       };
1989
1990       // Choose an action based on the current entry of the signtable that this
1991       // cast of cast refers to...
1992       unsigned Row = SrcTy->isSigned()*4+MidTy->isSigned()*2+DstTy->isSigned();
1993       switch (SignTable[Row]) {
1994       case 0: return false;              // Never ok
1995       case 1: return true;               // Always ok
1996       case 2: return MidSize == DstSize; // Ok iff MidSize == DstSize
1997       case 3:                            // Ok iff SrcSize != MidSize
1998         return SrcSize != MidSize || SrcTy == Type::BoolTy;
1999       default: assert(0 && "Bad entry in sign table!");
2000       }
2001     }
2002   }
2003
2004   // Otherwise, we cannot succeed.  Specifically we do not want to allow things
2005   // like:  short -> ushort -> uint, because this can create wrong results if
2006   // the input short is negative!
2007   //
2008   return false;
2009 }
2010
2011 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty) {
2012   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
2013   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
2014     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty))
2015       return false;
2016   return true;
2017 }
2018
2019 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
2020 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
2021 /// casts that are known to not do anything...
2022 ///
2023 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
2024                                              Instruction *InsertBefore) {
2025   if (V->getType() == DestTy) return V;
2026   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
2027     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
2028
2029   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
2030   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
2031   return CI;
2032 }
2033
2034 // CastInst simplification
2035 //
2036 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
2037   Value *Src = CI.getOperand(0);
2038
2039   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
2040   // instruction...
2041   if (CI.getType() == Src->getType())
2042     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
2043
2044   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
2045   // one!
2046   //
2047   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {
2048     if (isEliminableCastOfCast(CSrc->getOperand(0)->getType(),
2049                                CSrc->getType(), CI.getType())) {
2050       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
2051       // has a good chance of making CSrc dead.
2052       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
2053       return &CI;
2054     }
2055
2056     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
2057     // to convert this into a logical 'and' instruction.
2058     //
2059     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
2060         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
2061         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
2062         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
2063       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
2064              "Cannot have type bigger than ulong!");
2065       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
2066       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
2067       return BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
2068     }
2069   }
2070
2071   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
2072   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
2073     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
2074                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
2075
2076   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
2077   // this into a cast of the original pointer!
2078   //
2079   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
2080     bool AllZeroOperands = true;
2081     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2082       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
2083           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
2084         AllZeroOperands = false;
2085         break;
2086       }
2087     if (AllZeroOperands) {
2088       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
2089       return &CI;
2090     }
2091   }
2092
2093   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
2094   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
2095   //
2096   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
2097     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
2098       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
2099         // Get the type really allocated and the type casted to...
2100         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
2101         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
2102         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
2103           unsigned AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
2104           unsigned CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
2105
2106           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
2107           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
2108             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 
2109                                          AllocElTySize/CastElTySize);
2110             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
2111             AllocationInst *New;
2112             if (isa<MallocInst>(AI))
2113               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
2114             else
2115               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
2116             InsertNewInstBefore(New, *AI);
2117             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
2118           }
2119         }
2120       }
2121
2122   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
2123   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
2124   // for now.
2125   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
2126     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
2127         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
2128       const Type *DestTy = CI.getType();
2129       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
2130       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
2131
2132       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
2133       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
2134
2135       switch (SrcI->getOpcode()) {
2136       case Instruction::Add:
2137       case Instruction::Mul:
2138       case Instruction::And:
2139       case Instruction::Or:
2140       case Instruction::Xor:
2141         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
2142         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
2143           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
2144           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
2145           // converting signedness, which is a noop.
2146           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy) ||
2147               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy)) {
2148             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2149             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
2150             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
2151                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
2152           }
2153         }
2154         break;
2155       case Instruction::Shl:
2156         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
2157         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
2158         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
2159         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
2160         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
2161             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
2162           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
2163           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
2164         }
2165         break;
2166       }
2167     }
2168   
2169   return 0;
2170 }
2171
2172 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
2173 ///   %C = or %A, %B
2174 ///   %D = select %cond, %C, %A
2175 /// into:
2176 ///   %C = select %cond, %B, 0
2177 ///   %D = or %A, %C
2178 ///
2179 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
2180 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
2181 /// equal the other incoming value of the select.
2182 ///
2183 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
2184   switch (I->getOpcode()) {
2185   case Instruction::Add:
2186   case Instruction::Mul:
2187   case Instruction::And:
2188   case Instruction::Or:
2189   case Instruction::Xor:
2190     return 3;              // Can fold through either operand.
2191   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
2192   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
2193   case Instruction::Shr:
2194     return 1;           
2195   default:
2196     return 0;              // Cannot fold
2197   }
2198 }
2199
2200 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
2201 /// function, return the identity constant that goes into the select.
2202 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
2203   switch (I->getOpcode()) {
2204   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
2205   case Instruction::Add:
2206   case Instruction::Sub:
2207   case Instruction::Or:
2208   case Instruction::Xor:
2209     return Constant::getNullValue(I->getType());
2210   case Instruction::Shl:
2211   case Instruction::Shr:
2212     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
2213   case Instruction::And:
2214     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
2215   case Instruction::Mul:
2216     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
2217   }
2218 }
2219
2220 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2221   Value *CondVal = SI.getCondition();
2222   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
2223   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
2224
2225   // select true, X, Y  -> X
2226   // select false, X, Y -> Y
2227   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
2228     if (C == ConstantBool::True)
2229       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2230     else {
2231       assert(C == ConstantBool::False);
2232       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2233     }
2234
2235   // select C, X, X -> X
2236   if (TrueVal == FalseVal)
2237     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2238
2239   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
2240     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
2241       if (C == ConstantBool::True) {
2242         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
2243         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
2244       } else {
2245         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
2246         Value *NotCond =
2247           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2248                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2249         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
2250       }
2251     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
2252       if (C == ConstantBool::False) {
2253         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
2254         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
2255       } else {
2256         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
2257         Value *NotCond =
2258           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2259                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
2260         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
2261       }
2262     }
2263
2264   // Selecting between two integer constants?
2265   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
2266     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
2267       // select C, 1, 0 -> cast C to int
2268       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
2269         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
2270       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
2271         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
2272         Value *NotCond =
2273           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
2274                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
2275         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
2276       }
2277
2278       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
2279       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
2280       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
2281       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
2282       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
2283         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
2284           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2285                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
2286               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
2287               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
2288             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
2289               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
2290                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) && 
2291                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC || 
2292                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) && 
2293                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
2294                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
2295                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
2296                 // false val is the zero.
2297                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
2298                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
2299                 Value *V = ICA;
2300                 if (ShouldNotVal)
2301                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
2302                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
2303                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
2304               }
2305     }
2306
2307   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
2308   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
2309     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
2310       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
2311       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2312         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2313       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
2314       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2315         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2316       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2317
2318     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
2319       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
2320       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2321         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
2322       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
2323       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
2324         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
2325       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
2326     }
2327   }
2328   
2329   // See if we can fold the select into one of our operands.
2330   if (SI.getType()->isInteger()) {
2331     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
2332     // transformation we are doing here.
2333     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
2334       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
2335           !isa<Constant>(FalseVal))
2336         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
2337           unsigned OpToFold = 0;
2338           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
2339             OpToFold = 1;
2340           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
2341             OpToFold = 2;
2342           }
2343
2344           if (OpToFold) {
2345             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
2346             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
2347             Instruction *NewSel =
2348               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
2349                              Name);
2350             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
2351             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
2352               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
2353             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
2354               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
2355             else {
2356               assert(0 && "Unknown instruction!!");
2357             }
2358           }
2359         }
2360     
2361     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
2362       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
2363           !isa<Constant>(TrueVal))
2364         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
2365           unsigned OpToFold = 0;
2366           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
2367             OpToFold = 1;
2368           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
2369             OpToFold = 2;
2370           }
2371
2372           if (OpToFold) {
2373             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
2374             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
2375             Instruction *NewSel =
2376               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
2377                              Name);
2378             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
2379             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
2380               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
2381             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
2382               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
2383             else {
2384               assert(0 && "Unknown instruction!!");
2385             }
2386           }
2387         }
2388   }
2389   return 0;
2390 }
2391
2392
2393 // CallInst simplification
2394 //
2395 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
2396   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
2397   // visitCallSite.
2398   if (Function *F = CI.getCalledFunction())
2399     switch (F->getIntrinsicID()) {
2400     case Intrinsic::memmove:
2401     case Intrinsic::memcpy:
2402     case Intrinsic::memset:
2403       // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
2404       if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(CI.getOperand(3))) {
2405         if (NumBytes->isNullValue())
2406           return EraseInstFromFunction(CI);
2407       }
2408       break;
2409     default:
2410       break;
2411     }
2412
2413   return visitCallSite(&CI);
2414 }
2415
2416 // InvokeInst simplification
2417 //
2418 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
2419   return visitCallSite(&II);
2420 }
2421
2422 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
2423 //
2424 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
2425   bool Changed = false;
2426
2427   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
2428   // to the arguments of the call/invoke.
2429   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
2430
2431   Value *Callee = CS.getCalledValue();
2432   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
2433   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
2434   if (FTy->isVarArg()) {
2435     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
2436     // the call.
2437     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
2438            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
2439       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
2440         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
2441         // area, we can eliminate the use of the cast.
2442         Value *Op = CI->getOperand(0);
2443         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
2444           *I = Op;
2445           Changed = true;
2446         }
2447       }
2448   }
2449   
2450   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
2451 }
2452
2453 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
2454 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
2455 //
2456 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
2457   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
2458   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
2459   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast ||
2460       !isa<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
2461     return false;
2462   ConstantPointerRef *CPR = cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0));
2463   if (!isa<Function>(CPR->getValue())) return false;
2464   Function *Callee = cast<Function>(CPR->getValue());
2465   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
2466
2467   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
2468   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
2469   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
2470   //
2471   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
2472   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
2473
2474   // Check to see if we are changing the return type...
2475   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
2476     if (Callee->isExternal() &&
2477         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
2478         !Caller->use_empty())
2479       return false;   // Cannot transform this return value...
2480
2481     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
2482     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
2483     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
2484     // the critical edge).  Bail out in this case.
2485     if (!Caller->use_empty())
2486       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
2487         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
2488              UI != E; ++UI)
2489           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
2490             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
2491                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
2492               return false;
2493   }
2494
2495   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
2496   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
2497                                     
2498   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
2499   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
2500     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
2501     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
2502     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;    
2503   }
2504
2505   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
2506       Callee->isExternal())
2507     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
2508
2509   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
2510   // inserting cast instructions as necessary...
2511   std::vector<Value*> Args;
2512   Args.reserve(NumActualArgs);
2513
2514   AI = CS.arg_begin();
2515   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
2516     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
2517     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
2518       Args.push_back(*AI);
2519     } else {
2520       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
2521                                          *Caller));
2522     }
2523   }
2524
2525   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
2526   // now...
2527   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
2528     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
2529
2530   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
2531   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
2532     if (!FT->isVarArg()) {
2533       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
2534                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
2535     } else {
2536       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
2537       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
2538         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
2539         if (PTy != (*AI)->getType()) {
2540           // Must promote to pass through va_arg area!
2541           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
2542           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
2543           Args.push_back(Cast);
2544         } else {
2545           Args.push_back(*AI);
2546         }
2547       }
2548     }
2549
2550   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
2551     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
2552
2553   Instruction *NC;
2554   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
2555     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
2556                         Args, Caller->getName(), Caller);
2557   } else {
2558     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
2559   }
2560
2561   // Insert a cast of the return type as necessary...
2562   Value *NV = NC;
2563   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
2564     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
2565       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
2566
2567       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
2568       // non-phi, instruction in the normal successor block.
2569       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
2570         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
2571         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
2572         InsertNewInstBefore(NC, *I);
2573       } else {
2574         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
2575         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
2576       }
2577       AddUsersToWorkList(*Caller);
2578     } else {
2579       NV = Constant::getNullValue(Caller->getType());
2580     }
2581   }
2582
2583   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
2584     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
2585   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
2586   removeFromWorkList(Caller);
2587   return true;
2588 }
2589
2590
2591
2592 // PHINode simplification
2593 //
2594 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
2595   if (Value *V = hasConstantValue(&PN))
2596     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
2597
2598   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
2599   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
2600   // constants.
2601   if (PN.hasOneUse())
2602     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
2603       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
2604         bool AllConstant = true;
2605         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
2606           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
2607             AllConstant = false;
2608             break;
2609           }
2610         if (AllConstant) {
2611           // Make a new PHI with all casted values.
2612           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
2613           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2614             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
2615             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
2616                              PN.getIncomingBlock(i));
2617           }
2618
2619           // Update the cast instruction.
2620           CI->setOperand(0, New);
2621           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
2622           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
2623           return &PN;                // PN is now dead!
2624         }
2625       }
2626   return 0;
2627 }
2628
2629 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
2630                                       Instruction *InsertPoint,
2631                                       InstCombiner *IC) {
2632   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
2633   const Type *VTy = V->getType();
2634   Instruction *Cast;
2635   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
2636     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
2637     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
2638                                              V->getName()), *InsertPoint);
2639   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
2640                                  *InsertPoint);
2641 }
2642
2643
2644 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
2645   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
2646   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
2647   // If so, eliminate the noop.
2648   if (GEP.getNumOperands() == 1)
2649     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
2650
2651   bool HasZeroPointerIndex = false;
2652   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
2653     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
2654
2655   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
2656     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
2657
2658   // Eliminate unneeded casts for indices.
2659   bool MadeChange = false;
2660   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2661   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
2662     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
2663       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
2664         Value *Src = CI->getOperand(0);
2665         const Type *SrcTy = Src->getType();
2666         const Type *DestTy = CI->getType();
2667         if (Src->getType()->isInteger()) {
2668           if (SrcTy->getPrimitiveSize() == DestTy->getPrimitiveSize()) {
2669             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
2670             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
2671             // 32-bit pointer platforms.
2672             if (DestTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
2673               MadeChange = true;
2674               GEP.setOperand(i, Src);
2675             }
2676           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
2677                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
2678             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
2679             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
2680             // pointer target.
2681             if (SrcTy->isSigned() || 
2682                 SrcTy->getPrimitiveSize() >= TD->getPointerSize()) {
2683               MadeChange = true;
2684               GEP.setOperand(i, Src);
2685             }
2686           }
2687         }
2688       }
2689       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
2690       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
2691       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
2692       // obvious.
2693       Value *Op = GEP.getOperand(i);
2694       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
2695         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2696           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType()));
2697           MadeChange = true;
2698         } else {
2699           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
2700                                                 Op->getName()), GEP);
2701           GEP.setOperand(i, Op);
2702           MadeChange = true;
2703         }
2704     }
2705   if (MadeChange) return &GEP;
2706
2707   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
2708   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
2709   // getelementptr instructions into a single instruction.
2710   //
2711   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
2712   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(PtrOp)) {
2713     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
2714   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
2715     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
2716       SrcGEPOperands.assign(CE->op_begin(), CE->op_end());
2717   }
2718
2719   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
2720     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
2721     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
2722     // avoids us creating a TON of code in some cases.
2723     //
2724     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
2725         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
2726       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
2727
2728     std::vector<Value *> Indices;
2729
2730     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
2731     bool EndsWithSequential = false;
2732     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
2733            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
2734       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
2735   
2736     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
2737     if (EndsWithSequential) {
2738       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
2739       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
2740       //
2741       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
2742       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
2743         Sum = GO1;
2744       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
2745         Sum = SO1;
2746       } else {
2747         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
2748         // target's pointer size.
2749         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
2750           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
2751             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
2752           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
2753             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
2754           } else {
2755             unsigned PS = TD->getPointerSize();
2756             Instruction *Cast;
2757             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
2758               // Convert GO1 to SO1's type.
2759               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
2760
2761             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
2762               // Convert SO1 to GO1's type.
2763               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
2764             } else {
2765               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
2766               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
2767               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
2768             }
2769           }
2770         }
2771         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
2772           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
2773         else {
2774           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
2775           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
2776         }
2777       }
2778
2779       // Recycle the GEP we already have if possible.
2780       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
2781         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
2782         GEP.setOperand(1, Sum);
2783         return &GEP;
2784       } else {
2785         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
2786                        SrcGEPOperands.end()-1);
2787         Indices.push_back(Sum);
2788         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
2789       }
2790     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) && 
2791                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
2792                SrcGEPOperands.size() != 1) { 
2793       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
2794       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
2795                      SrcGEPOperands.end());
2796       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
2797     }
2798
2799     if (!Indices.empty())
2800       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
2801
2802   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
2803     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
2804     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
2805
2806     // Scan for nonconstants...
2807     std::vector<Constant*> Indices;
2808     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
2809     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
2810       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
2811
2812     if (I == E) {  // If they are all constants...
2813       Constant *CE =
2814         ConstantExpr::getGetElementPtr(ConstantPointerRef::get(GV), Indices);
2815
2816       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
2817       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
2818     }
2819   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PtrOp)) {
2820     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
2821       if (HasZeroPointerIndex) {
2822         // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
2823         // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
2824         //
2825         // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
2826         //
2827         Constant *X = CE->getOperand(0);
2828         const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(CE->getType());
2829         if (const PointerType *XTy = dyn_cast<PointerType>(X->getType()))
2830           if (const ArrayType *XATy =
2831               dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
2832             if (const ArrayType *CATy =
2833                 dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
2834               if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
2835                 // At this point, we know that the cast source type is a pointer
2836                 // to an array of the same type as the destination pointer
2837                 // array.  Because the array type is never stepped over (there
2838                 // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
2839                 GEP.setOperand(0, X);
2840                 return &GEP;
2841               }
2842       }
2843     }
2844   }
2845
2846   return 0;
2847 }
2848
2849 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
2850   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
2851   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
2852     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
2853       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
2854       AllocationInst *New = 0;
2855
2856       // Create and insert the replacement instruction...
2857       if (isa<MallocInst>(AI))
2858         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
2859       else {
2860         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
2861         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
2862       }
2863
2864       InsertNewInstBefore(New, AI);
2865       
2866       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
2867       // allocas if possible...
2868       //
2869       BasicBlock::iterator It = New;
2870       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
2871
2872       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
2873       // insert our getelementptr instruction...
2874       //
2875       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
2876       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
2877
2878       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
2879       // allocation.
2880       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
2881     }
2882
2883   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
2884   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
2885   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
2886   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() && 
2887       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
2888     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
2889
2890   return 0;
2891 }
2892
2893 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
2894   Value *Op = FI.getOperand(0);
2895
2896   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
2897   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
2898     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2899       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
2900       return &FI;
2901     }
2902
2903   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
2904   // when lots of inlining happens.
2905   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
2906     return EraseInstFromFunction(FI);
2907
2908   return 0;
2909 }
2910
2911
2912 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
2913 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
2914 /// expression, or null if something is funny.
2915 ///
2916 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
2917   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
2918     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
2919
2920   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
2921   // addressing...
2922   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
2923   for (++I; I != E; ++I)
2924     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
2925       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
2926       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
2927              "Struct index out of range!");
2928       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
2929         C = cast<Constant>(CS->getValues()[CU->getValue()]);
2930       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
2931         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(CU->getValue()));
2932       } else {
2933         return 0;
2934       }
2935     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
2936       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
2937       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
2938       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
2939         C = cast<Constant>(CA->getValues()[CI->getRawValue()]);
2940       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
2941         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
2942       else
2943         return 0;
2944     } else {
2945       return 0;
2946     }
2947   return C;
2948 }
2949
2950 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
2951   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
2952
2953   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
2954   if (const PointerType *SrcTy =
2955       dyn_cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2956     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
2957     if (SrcPTy->isSized() && DestPTy->isSized() &&
2958         IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) == 
2959             IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy) &&
2960         (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
2961         (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy))) {
2962       // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
2963       // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
2964       // the result of the loaded value.
2965       Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CI->getOperand(0),
2966                                                            CI->getName()), LI);
2967       // Now cast the result of the load.
2968       return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
2969     }
2970   }
2971   return 0;
2972 }
2973
2974 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2975   Value *Op = LI.getOperand(0);
2976   if (LI.isVolatile()) return 0;
2977
2978   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op))
2979     if (C->isNullValue())  // load null -> 0
2980       return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
2981     else if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(C))
2982       Op = CPR->getValue();
2983
2984   // Instcombine load (constant global) into the value loaded...
2985   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
2986     if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
2987       return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
2988
2989   // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded...
2990   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
2991     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
2992       if (ConstantPointerRef *G=dyn_cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
2993         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(G->getValue()))
2994           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
2995             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
2996               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
2997     } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
2998       if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
2999         return Res;
3000     }
3001
3002   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
3003   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
3004     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
3005       return Res;
3006
3007   return 0;
3008 }
3009
3010
3011 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
3012   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
3013   if (BI.isConditional() && !isa<Constant>(BI.getCondition())) {
3014     if (Value *V = dyn_castNotVal(BI.getCondition())) {
3015       BasicBlock *TrueDest = BI.getSuccessor(0);
3016       BasicBlock *FalseDest = BI.getSuccessor(1);
3017       // Swap Destinations and condition...
3018       BI.setCondition(V);
3019       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3020       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3021       return &BI;
3022     } else if (SetCondInst *I = dyn_cast<SetCondInst>(BI.getCondition())) {
3023       // Cannonicalize setne -> seteq
3024       if ((I->getOpcode() == Instruction::SetNE ||
3025            I->getOpcode() == Instruction::SetLE ||
3026            I->getOpcode() == Instruction::SetGE) && I->hasOneUse()) {
3027         std::string Name = I->getName(); I->setName("");
3028         Instruction::BinaryOps NewOpcode =
3029           SetCondInst::getInverseCondition(I->getOpcode());
3030         Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, I->getOperand(0),
3031                                                 I->getOperand(1), Name, I);
3032         BasicBlock *TrueDest = BI.getSuccessor(0);
3033         BasicBlock *FalseDest = BI.getSuccessor(1);
3034         // Swap Destinations and condition...
3035         BI.setCondition(NewSCC);
3036         BI.setSuccessor(0, FalseDest);
3037         BI.setSuccessor(1, TrueDest);
3038         removeFromWorkList(I);
3039         I->getParent()->getInstList().erase(I);
3040         WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
3041         return &BI;
3042       }
3043     }
3044   }
3045   return 0;
3046 }
3047
3048 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
3049   Value *Cond = SI.getCondition();
3050   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
3051     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
3052       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3053         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
3054         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
3055           SI.setOperand(i, ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
3056                                                 AddRHS));
3057         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
3058         WorkList.push_back(I);
3059         return &SI;
3060       }
3061   }
3062   return 0;
3063 }
3064
3065
3066 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
3067   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
3068                  WorkList.end());
3069 }
3070
3071 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
3072   bool Changed = false;
3073   TD = &getAnalysis<TargetData>();
3074
3075   for (inst_iterator i = inst_begin(F), e = inst_end(F); i != e; ++i)
3076     WorkList.push_back(&*i);
3077
3078
3079   while (!WorkList.empty()) {
3080     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
3081     WorkList.pop_back();
3082
3083     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
3084     // Check to see if we can DIE the instruction...
3085     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3086       // Add operands to the worklist...
3087       if (I->getNumOperands() < 4)
3088         AddUsesToWorkList(*I);
3089       ++NumDeadInst;
3090
3091       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3092       removeFromWorkList(I);
3093       continue;
3094     }
3095
3096     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
3097     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
3098       // Add operands to the worklist...
3099       AddUsesToWorkList(*I);
3100       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
3101
3102       ++NumConstProp;
3103       I->getParent()->getInstList().erase(I);
3104       removeFromWorkList(I);
3105       continue;
3106     }
3107
3108     // Check to see if any of the operands of this instruction are a
3109     // ConstantPointerRef.  Since they sneak in all over the place and inhibit
3110     // optimization, we want to strip them out unconditionally!
3111     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3112       if (ConstantPointerRef *CPR =
3113           dyn_cast<ConstantPointerRef>(I->getOperand(i))) {
3114         I->setOperand(i, CPR->getValue());
3115         Changed = true;
3116       }
3117
3118     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
3119     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
3120       ++NumCombined;
3121       // Should we replace the old instruction with a new one?
3122       if (Result != I) {
3123         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
3124                         << "    New = " << *Result);
3125
3126         // Everything uses the new instruction now.
3127         I->replaceAllUsesWith(Result);
3128
3129         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
3130         WorkList.push_back(Result);
3131         AddUsersToWorkList(*Result);
3132
3133         // Move the name to the new instruction first...
3134         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
3135         Result->setName(OldName);
3136
3137         // Insert the new instruction into the basic block...
3138         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
3139         InstParent->getInstList().insert(I, Result);
3140
3141         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
3142         // use counts.
3143         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3144           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3145             WorkList.push_back(OpI);
3146
3147         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
3148         // we do not process an instruction that has been deleted.
3149         removeFromWorkList(I);
3150
3151         // Erase the old instruction.
3152         InstParent->getInstList().erase(I);
3153       } else {
3154         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
3155
3156         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
3157         // if so, remove it.
3158         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
3159           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
3160           // use counts.
3161           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
3162             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
3163               WorkList.push_back(OpI);
3164           
3165           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
3166           // occurrances of this instruction.
3167           removeFromWorkList(I);
3168           I->getParent()->getInstList().erase(I);
3169         } else {
3170           WorkList.push_back(Result);
3171           AddUsersToWorkList(*Result);
3172         }
3173       }
3174       Changed = true;
3175     }
3176   }
3177
3178   return Changed;
3179 }
3180
3181 Pass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
3182   return new InstCombiner();
3183 }
3184